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DE69405191T2 - SELF-LIMITING MICROWAVE SECTOR - Google Patents

SELF-LIMITING MICROWAVE SECTOR

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DE69405191T2
DE69405191T2 DE69405191T DE69405191T DE69405191T2 DE 69405191 T2 DE69405191 T2 DE 69405191T2 DE 69405191 T DE69405191 T DE 69405191T DE 69405191 T DE69405191 T DE 69405191T DE 69405191 T2 DE69405191 T2 DE 69405191T2
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binder
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DE69405191T
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Charles C. Jr. Appleton Wi 54915 Habeger
Kenneth A. Mason Oh 45040 Pollart
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James River Paper Co Inc
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Abstract

A self-limiting dispersion of a conductive material in a binder is disclosed wherein the conductive material consists essentially of a carbon material having a structure selected to undergo percolation when dispersed in the binder at a concentration of from about 10 weight percent to about 45 weight percent. The binder comprises a thermoplastic material selected to go through a first order phase transition or a second order transition at a temperature from about 300 DEG F. to about 480 DEG F. and the dispersion is formulated near the conductance percolation threshold so that its electrical conductivity drops precipitously (e.g., at least about 1.5 orders of magnitude) above the binder transition temperature. The dispersion of the conductive material in the binder is especially suitable for use as a self-limiting microwave heater material which is either a molding composition, or surface coating composition, and especially a composition that can be applied to a substrate by printing.

Description

FachgebietArea of Expertise

Die vorliegende Erfindung unterliegt einer grossen Auswahl von Anwendungen, ist aber zur Verwendung in Verbindung mit selbstbegrenzenden Mikrowellenheizkörpern besonders geeignet. Die vorliegende Anmeldung beschreibt zusammensetzungen und Verfahren zur Herstellung solcher Heizkörper. Die vorliegende Erfindung wird im besonderen in diesen Zusammenhängen beschrieben werden.The present invention is subject to a wide range of applications, but is particularly suitable for use in connection with self-limiting microwave heaters. The present application describes compositions and methods for making such heaters. The present invention will be particularly described in these contexts.

Zugrundeliegender Stand der TechnikUnderlying state of the art

Das Kochen von Nahrungsmitteln und Erhitzen von Stoffen mit Mikrowellenstrahlung wurde in den vergangenen Jahren immer beliebter und bedeutender wegen deren Geschwindigkeit, Wirtschaftlichkeit und geringem Energieverbrauch. Bei Nahrungsmittelprodukten hat das Erhitzen mit Mikrowelle jedoch Nachteile. Einer der Hauptnachteile ist das Unvermögen, das Nahrungsmittelprodukt zu räunen oder anzubraten, um es im Geschmack und Aussehen einer auf herkömmliche Weise gekochten Zubereitung ähnlich zu machen.Cooking food and heating substances using microwave radiation has become increasingly popular and important in recent years due to its speed, economy and low energy consumption. However, microwave heating of food products has disadvantages. One of the main disadvantages is the inability to brown or sear the food product to make it similar in taste and appearance to a traditionally cooked preparation.

Verschiedene Verfahren sind nach dem früheren Stand der Technik versucht worden, um das Problem des Bräunens zu überwinden. Ein solches Verfahren zur Bräunung von Nahrungsmitteln und anderen Materialien umfasst die Verwendung einer metallbedampften Beschichtung auf Karton. Das Verfahren des früheren Standes der Technik zur Herstellung dieses beschichteten Kartons erforderte einige Schritte.Various methods have been attempted in the prior art to overcome the problem of browning. One such method for browning foods and other materials involves the use of a metal-deposited coating on paperboard. The prior art method for producing this coated paperboard required several steps.

Zuerst werden Metallteilchen im Vakuum auf eine Folie gedampft, vorzugsweise eine gerichtete Polyesterfolie. Die Folie wird dann auf das Papier laminiert. Das Laminat aus metallbedampftem Film/Papier muss üblicherweise auf einem besonderen Teil der Nahrungsmittelverpackung angebracht werden, was einen verhältnismässig komplizierten fenstertechnischen Arbeitsgang erfordert. Der fenstertechnische Arbeitsgang erfordert, dass das metallbedampfte Laminat geschnitten wird, bevor es in die Verarbeitung kommt. Die fenstertechnische Verarbeitung kann auch nur rechteckig geformte Laminate hervorbringen.First, metal particles are vacuum-evaporated onto a film, preferably an oriented polyester film. The film is then laminated onto the paper. The laminate of metal-evaporated film/paper usually has to be applied to a specific part of the food packaging, which requires a relatively complicated window processing operation. The window processing operation requires that the metal-coated laminate is cut before it is processed. The window processing can also produce only rectangular-shaped laminates.

Neben der Vielschichtigkeit des Verfahrens des früheren Standes der Technik gibt es verschiedene andere Nachteile. Mit der Vakuumbedampfung ist es schwierig, wenn nicht sogar undurchführbar, ein besonderes Muster oder eine besondere Form auf der aufgebrachten Beschichtung zu entwickeln, was für die Steuerung der Erhitzung des Nahrungsmittelproduktes zweckmässig wäre. Es ist auch schwierig, die Formulierung der Beschichtung oder die Dicke der Beschichtung an bestimmten Stellen der Folie zu verändern, um verschiedene Anforderungen des Erwärmens zu erfüllen. Das ist besonders bedeutend, wenn verschiedene Nahrungsmittel gemeinsam in einem Mikrowellenherd erwärmt werden.In addition to the complexity of the prior art process, there are several other disadvantages. With vacuum deposition, it is difficult, if not impractical, to develop a particular pattern or shape on the applied coating that would be useful for controlling the heating of the food product. It is also difficult to change the formulation of the coating or the thickness of the coating at specific locations on the film to meet different heating requirements. This is particularly significant when different foods are heated together in a microwave oven.

In vielen Mikrowellenanwendungen ist eine zusätzliche Wärmeübertragung erforderlich, um die Oberfläche der Zubereitung, z.B. Pizzakruste, Waffeln, Pommes frites und dergleichen knusprig zu machen, oder es sind eine schnellere Aufwärmgeschwindigkeit und höhere Temperaturen für eine annehmbare Produktqualität erforderlich, wie etwa für Popcorn. Obwohl der zusätzliche Wärmeeintrag für diese Anwendungen von grundlegender Bedeutung ist, ist es gleichzeitig erwünscht, dass dieses mit Mikrowellen wechselwirkende Material oder "Suszeptor" die Fähigkeit besitzen sollte, dessen oberen Temperaturbereich zu begrenzen, um das Vermögen zum Versengen (oder Verbrennen) des Trägermaterials zu vermeiden, auf welches das mit Mikrowellen wechselwirkende Material aufgebracht wird, wie Papier, Verpackungsmaterial aus Karton, thermoplastische Folie und dergleichen. Das Vermögen zum Versengen oder Verbrennen der Zubereitung selbst, welche auf das Trägermaterial gelegt wird, ist ebenfalls ein Problem.In many microwave applications, additional heat transfer is required to crisp up the surface of the preparation, e.g. pizza crust, waffles, french fries and the like, or a faster heating rate and higher temperatures are required for acceptable product quality, such as for popcorn. While the additional heat input is essential for these applications, it is simultaneously desirable that this microwave-interacting material or "susceptor" should have the ability to limit its upper temperature range in order to avoid the potential to scorch (or burn) the support material onto which the microwave-interacting material is applied. such as paper, cardboard packaging material, thermoplastic film and the like. The potential for scorching or burning of the preparation itself which is placed on the carrier material is also a problem.

Tighe et al., U.S.-Patent Nr. 4.876.423, beschreiben ein Verfahren zur Steuerung des Erwärmungsverhaltens in einer mit Mikrowellen wechselwirkenden Beschichtung durch die Verbindung gewisser ausgewählter Metallteilchen und leitfähiger Teilchen. Tighe et al. vermerken, dass für die Mischung von Aluminiumteilchen und Russ oder für eine Mischung aus Aluminiumteilchen und leitfähigen Teilchen wie Titancarbid oder Zinkoxid festgestellt wurde, dass sie die Kontrolle über den Erwärmungsgrad verbessern. Tighe et al. setzten hitzebeständige thermoplastische Harze als die Materialien der Wahl für den Binder ein, um die Metallteilchen und leitfähigen Teilchen vor Überhitzung zu schützen und stellten die Theorie auf, dass mit Erreichung der Glasumwandlungstemperatur (Tg) des Harzes sich der Binder ausdehnt, so dass an einem bestimmten Punkt die Berührung von Metallteilchen zu Metallteilchen verloren geht, wodurch weiteres Aufheizen verhindert wird bis der Binder abkühlt und sich zusammenzieht, wodurch sich die Teilchen wiederum berühren. Tighe et al., Spalte 6, Zeilen 40-62.Tighe et al., U.S. Patent No. 4,876,423, describe a method for controlling the heating behavior in a microwave interactive coating by combining certain selected metal particles and conductive particles. Tighe et al. note that a mixture of aluminum particles and carbon black or a mixture of aluminum particles and conductive particles such as titanium carbide or zinc oxide have been found to improve control over the degree of heating. Tighe et al. used heat-resistant thermoplastic resins as the materials of choice for the binder to protect the metal particles and conductive particles from overheating and theorized that as the glass transition temperature (Tg) of the resin is reached, the binder expands so that at some point metal particle-to-metal particle contact is lost, preventing further heating until the binder cools and contracts, bringing the particles back into contact. Tighe et al., column 6, lines 40-62.

Tighe et al., U.S.-Patent Nr. 4.959.516 veranschaulichen im Gegensatz dazu in Beispiel 13, dass Russ alleine in Verbindung mit einem Polyethersulfonharz-artigen Binder nicht als eine Beschichtung eines selbstbegrenzenden Mikrowellensuszeptors diente, da hohe Temperaturen sehr rasch erreicht wurden, und die Gefahren des thermischen Durchbrennens wurden offensichtlich, z.B. Rauch und Feuer. Wenn Aluminiumplättchen in der Beschichtung verwendet wurden, wurde im Gegensatz dazu ein nichtmetallischer Gegenstand (eine Keramikplatte) auf 254,44ºC (490ºF) innerhalb von vier Minuten erwärmt und verblieb auf hohem Niveau bei 260ºC (500ºF)In contrast, Tighe et al., U.S. Patent No. 4,959,516, illustrate in Example 13 that carbon black alone in combination with a polyethersulfone resin-type binder did not serve as a coating of a self-limiting microwave susceptor because high temperatures were reached very quickly and the dangers of thermal burnout became apparent, e.g., smoke and fire. In contrast, when aluminum flakes were used in the coating, a non-metallic object (a ceramic plate) heated to 254.44ºC (490ºF) within four minutes and remained at a high level at 260ºC (500ºF)

Harrison, U.S.-Patent Nr. 4.917.848 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines mit Mikrowellen wechselwirkenden flächigen Materials zur Verwendung beim Kochen mit Mikrowelle durch Schaffung einer Aufnehmerschicht und Aufbringen einer Zusammensetzung auf die Schicht, die aus einer flüssigen Komponente besteht, wobei diese eine Aufschlämmung von mit Mikrowellen wechselwirkenden Teilchen enthält, welche nicht grösser als 50, um die Zusammensetzung über die Oberfläche der Aufnahmeschicht zu verteilen. Dem folgt die Trocknung der Zusammensetzung, damit die Teilchen verteilt bleiben und damit die Teilchen in einer solchen Verteilung fixiert werden, um sicherzustellen, dass sie eine Schichte bilden, welche für Mikrowellenstrahlung aufnahmefähig ist.Harrison, U.S. Patent No. 4,917,848 describes a process for making a microwave-interactive sheet material for use in microwave cooking by providing a receptor layer and applying to the layer a composition consisting of a liquid component containing a slurry of microwave-interactive particles no larger than 50 to distribute the composition over the surface of the receptor layer. This is followed by drying the composition to keep the particles distributed and to fix the particles in such distribution to ensure that they form a layer receptive to microwave radiation.

Diese Beschichtungen sind ein Beispiel für eine mit Mikrowellen wechselwirkende Beschichtung, welche nicht selbstbegrenzend ist. Um überschiessendes Aufheizen zu verhindern, muss das Gewicht der Beschichtung oder der Gehalt an wechselwirkenden Teilchen gesteuert werden, so dass die Zusammensetzung sich einfach mit ihrer Umgebung ins Gleichgewicht bringt.These coatings are an example of a microwave-interacting coating that is not self-limiting. To prevent excessive heating, the weight of the coating or the content of interacting particles must be controlled so that the composition simply equilibrates with its environment.

Stone, U.S.-Patent Nr. 4.866.232 beschreibt eine Lebensmittelverpackung für das Erwärmen oder Kochen eines Nahrungsmittelproduktes im Inneren der Verpackungen durch Erwärmen mit Mikrowelle. Auf Mikrowellen ansprechende Stellen werden durch einen Druckvorgang auf die Nahrungsmittelpackungen aufgebracht, wobei die Druckfarbe, welche in diesem Druckverfahren verwendet wird, Metallteilchen umfasst, die in einem einer Druckfarbe ähnlichen Stoff dispergiert sind.Stone, U.S. Patent No. 4,866,232 describes a food package for heating or cooking a food product inside the package by microwave heating. Microwave responsive spots are applied to the food packages by a printing process, the ink used in this printing process comprising metal particles dispersed in an ink-like substance.

Tighe, U.S.-Patent Nr. 4.864.089 offenbart eine Zusammensetzung um eine eingegrenzte Erwärmung durch Mikrowellenstrahlung zu erhalten, welche einen Harzbinder mit leitfähigen und halbleitenden Teilchen umfasst, die auf einen Träger beschichtet werden. Das Auswählen der Menge an Materialien, die für die Zusammensetzung der Beschichtung verwendet wird, steuert den Wirkungsgrad der Umwandlung und lässt wiederholte Verwendung ohne Ausbrennen zu.Tighe, U.S. Patent No. 4,864,089 discloses a composition for obtaining confined heating by microwave radiation which comprises a resin binder with conductive and semiconductive particles coated on a support. Selecting the amount of materials used for the composition of the coating controls the efficiency of the conversion and allows for repeated use without burnout.

Diese Literaturstelle vermerkt auch, dass die Beschichtungsmasse das Ausmass der Erwärmung beeinflusst und dass vergrösserte Beschichtungsdicken höhere Temperaturen zulassen. Beschichtungsdicken von 19 Mikron erlauben die Erwärmung auf 260ºC und 13 Mikron, um Temperaturen von 165ºC zu erreichen. Die Verwendung von thermoplastischen Harzen für den Binder schützt die Pigmente vor Überhitzung aufgrund der Vermutung, dass bei Erreichen der Temperatur der Glasumwandlung sich der Binder genügend ausdehnt, um die Verbindung von Pigment zu Pigment zu entfernen, was weiteres Erwärmen verhindert, bis der Binder abkühlt und schrumpft, worauf die Pigmentteilchen einander wieder berühren. Der Patentnehmer beschreibt geringe Pigmentbeladungen mit wärmehärtbaren Kunstharzen.This reference also notes that the coating mass affects the amount of heating and that increased coating thicknesses allow higher temperatures. Coating thicknesses of 19 microns allow heating to 260ºC and 13 microns to reach temperatures of 165ºC. The use of thermoplastic resins for the binder protects the pigments from overheating based on the assumption that when the glass transition temperature is reached, the binder expands enough to remove the pigment-to-pigment bond, preventing further heating until the binder cools and shrinks, whereupon the pigment particles again contact each other. The patentee describes low pigment loadings with thermosetting resins.

Ochocki WO 90/04516 beschreibt ein beschichtetes Laminat aus einer für Mikrowellen durchgängigen st:ütziage mit einer gedruckten Suszeptor-Lamina, welche aus einer gehärteten Dispersion eines Trägers aus einer organischen Druckfarbe besteht, wobei dieser zwei Sorten dispergierte Teilchen aufweist, die darin aufgerührt sind. Die eine besteht aus einem elektrisch leitfähigen, mit Mikrowellen wechselwirkenden Kohlenstoffteilchen und die andere aus einem elektrisch nicht leitfähigen, aufgerührten Teilchen mit Eigenschaften eines mineralischen Dämpfers zur Ableitung, Verbreitung und Aussteue rung jener Energie, welche durch die leitfähigen Teilchen eingefangen wird. Von den zwei aufgerührten Teilchen tritt nur das Kohlenstoffteilchen unmittelbar mit der Mikrowellenenergie in Wechselwirkung.Ochocki WO 90/04516 describes a coated laminate of a microwave permeable support layer with a printed susceptor lamina consisting of a cured dispersion of an organic ink carrier having two types of dispersed particles stirred therein. One consists of an electrically conductive, microwave-interacting carbon particle and the other consists of an electrically non-conductive, stirred particle with properties of a mineral damper for conduction, diffusion and dispersion. of the energy captured by the conductive particles. Of the two particles stirred, only the carbon particle interacts directly with the microwave energy.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Demgemäss betrifft die vorliegende Erfindung eine neue selbstbegrenzende Dispersion zur Herstellung eines selbstbegrenzenden Mikrowellenheizkörpers, der im wesentlichen einen oder mehrere der Einschränkungen und Nachteile des verwandten Standes der Technik überwindet. Eine solche Dispersion ist in Anspruch 1 definiert.Accordingly, the present invention relates to a novel self-limiting dispersion for producing a self-limiting microwave heater which substantially overcomes one or more of the limitations and disadvantages of the related art. Such a dispersion is defined in claim 1.

Der Erfindung liegt die Entdeckung einer selbstbegrenzenden Dispersion eines leitfähigen Materials in einem Binder zu Grunde, wobei das leitfähige Material ein Kohlenstoffmaterial ist, dessen Struktur so ausgewählt ist, dass es eine Perkolation eingeht, wenn es in dem Binder mit einer Konzentration von etwa 10 Gew.% bis etwa 45 Gew.% dispergiert ist. Es ist entdeckt worden, dass der Binder, von dem in diesem Zusammenhang Gebrauch gemacht werden kann, ein thermoplastisches Material umfasst, welches so ausgewählt ist, dass es bei einer Temperatur von ungefähr 148,8ºC (300ºF) bis ungefähr 248,88ºC (480ºF) einen Phasenübergang erster Ordnung oder einen Phasenübergang zweiter Ordnung durchläuft, insbesondere wenn es einer Mikrowellenstrahlung ausgesetzt wird. Oberhalb dieser Temperaturen befindet sich die Dispersion unterhalb der Perkolationsgrenze der Leitfähigkeit.The invention is based on the discovery of a self-limiting dispersion of a conductive material in a binder, the conductive material being a carbon material whose structure is selected to undergo percolation when dispersed in the binder at a concentration of from about 10% to about 45% by weight. It has been discovered that the binder of use in this connection comprises a thermoplastic material selected to undergo a first order phase transition or a second order phase transition at a temperature of from about 148.8°C (300°F) to about 248.88°C (480°F), particularly when exposed to microwave radiation. Above these temperatures, the dispersion is below the percolation limit of conductivity.

Die Dispersion behält im wesentlichen die selbstbegrenzende Temperatur, wenn sie mit Mikrowellenstrahlen von ungefähr 4 bis ungefähr 16 Watt/cm oder mehr bestrahlt wird. Unter einem weiteren Aspekt setzt die Erfindung leitfähigen Russ oder Graphit als das leitfähige Material ein, wobei der Binder ein Polycarbonat, ein Methylpentencopolymer, Polyvinylalkohol oder einen Celluloseester darstellt.The dispersion maintains substantially the self-limiting temperature when irradiated with microwave radiation of about 4 to about 16 watts/cm or more. In another aspect, the invention employs conductive carbon black or graphite as the conductive material, wherein the binder is a polycarbonate, a methylpentene copolymer, polyvinyl alcohol or a cellulose ester.

Die Dispersion schafft auch eine mit Mikrowellen wechselwirkende Beschichtung, welche auf einen Träger gedruckt werden kann. Diese Beschichtung überwindet die Probleme, die den im Vakuum aufgedampften Metallbeschichtungen eigen sind, weil die Beschichtungen genau dort gedruckt werden können, wo sie benötigt werden. Darüber hinaus können Beschichtungsmuster, Beschichtungsformulierungen und Beschichtungsdicken mit Hilfe von herkömmlichen Druckverfahren abgeändert werden. Ein Druckverfahren lässt auch die Verwendung von Materialien neben den im Vakuum aufgedampften Metallen als auf Mikrowellen ansprechende Materialien zu, ebenso wie es die Möglichkeit für einen breiten Bereich von Erwärmungstemperaturen und eine breite Vielzahl von Anwendungen schafft.The dispersion also creates a microwave-responsive coating that can be printed onto a substrate. This coating overcomes the problems inherent in vacuum-deposited metal coatings because the coatings can be printed exactly where they are needed. In addition, coating patterns, coating formulations, and coating thicknesses can be varied using conventional printing processes. A printing process also allows the use of materials other than vacuum-deposited metals as microwave-responsive materials, as well as providing the opportunity for a wide range of heating temperatures and a wide variety of applications.

Zusammensetzungen, welche die gewünschten Parameter erfüllen, können auch als Folie extrudiert werden und zur Ausformung des gesamten Verpackungsstückes verwendet werden oder als Flecken verwendet werden, der auf andere Verpackungen aufgebracht wird. Die extrudierten Zusammensetzungen können zu Tellern oder Bechern thermisch verformt werden, welche mit Mikrowellen wechselwirken und die Temperatur begrenzen würden. Die Zusammensetzungen können auch nach herkömmlichen Formpressverfahren wie mit Hilfe von Spritzguss formgepresst werden.Compositions that meet the desired parameters can also be extruded as a film and used to form the entire packaging piece or used as a patch applied to other packaging. The extruded compositions can be thermally formed into plates or cups that would interact with microwaves and limit the temperature. The compositions can also be molded using conventional molding techniques such as injection molding.

Die Erfindung betrifft überdies einen Herstellungsartikel wie in Anspruch 11 abgegrenzt, wobei dieser einen selbstbegrenzenden Mikrowellenheizkörper umfasst.The invention further relates to an article of manufacture as defined in claim 11, comprising a self-limiting microwave heater.

Schliesslich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erwärmung von Nahrungsmitteln wie in Anspruch 27 abgegrenzt.Finally, the invention relates to a method for heating food as defined in claim 27.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen genau festgelegt.Preferred embodiments are defined in detail in the dependent claims.

Es versteht sich von selbst, dass sowohl die vorhergehende allgemeine Beschreibung und die folgende genaue Beschreibung beispielhaft und erläuternd sind und dazu gedacht sind, eine weitergehende Erklärung der Erfindung wie beansprucht zu schaffen.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed.

Die begleitenden Zeichnungen sind dazu gedacht, ein weitergehendes Verständnis für die Erfindung zu schaffen und veranschaulichen verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung und dienen zusammen mit der schriftlichen Beschreibung dazu, einige der Prinzipien der Erfindung zu erklären.The accompanying drawings are intended to provide a further understanding of the invention and illustrate various embodiments of the invention and together with the written description serve to explain some of the principles of the invention.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings

Fig. 1, 2, 6-9 und 12-14 sind Schaubilder, in denen die Veränderung des spezifischen Widerstandes gegen die Temperatur in einem herkömmlichen Ofen für ein leitfähiges Russmaterial zusammen mit einem Harzbinder bei verschiedenen Pigment : Binder-Verhältnis sen aufgetragen sind.Figs. 1, 2, 6-9 and 12-14 are graphs plotting the change in resistivity versus temperature in a conventional oven for a conductive carbon black material together with a resin binder at various pigment:binder ratios.

Fig. 3-5 und 10, 11 sind Auftragungen des Leistungsanteiles gegen die Zeit und der Temperatur gegen die Zeit bei verschiedenen aufgenommenen Leistungen eines selbstbegrenzenden Mikrowellenheizkörpers, der mit einer Gerling-Mikrowellenvorrichtung bestrahlt wird.Fig. 3-5 and 10, 11 are plots of power fraction versus time and temperature versus time at different absorbed powers of a self-limiting microwave heater irradiated by a Gerling microwave device.

Die günstigste Art, die Erfindung auszuführenThe cheapest way to carry out the invention

Auf Mikrowellen ansprechende Materialien (MRM) können Mikrowellenenergie in Wärme umwandeln. Dies wird durch die elektrische Leitfähigkeit des auf die Mikrowellen ansprechenden Materials bewerkstelligt. Die Materialien, die diese Eigenschaften aufweisen, werden hier nachfolgend als leitfähige(s) Material(ien), auf Mikrowellen ansprechende(s) Material(ien) oder Material(ien) bezeichnet.Microwave responsive materials (MRMs) can convert microwave energy into heat. This is accomplished by the electrical conductivity of the microwave responsive material. The materials that exhibit these properties are hereinafter referred to as conductive material(s), microwave responsive material(s) or material(s).

Die auf Mikrowellen ansprechenden Materialien, die vom Geltungsbereich dieser Erfindung erfasst sind, umfassen jegliches Material, welches geeignete Leitfähigkeitseigenschaften aufweist, so dass eine dünne Schicht des Materials eine nennenswerte Mikrowellenstrahlung in Wärmeenergie umwandeln kann. Überdies kann das auf Mikrowellen ansprechende Material abhängig von der Formulierung, der Sorte des verwendeten Binders oder der Teilchengrösse und -form des auf Mikrowellen ansprechenden Materials verschiedene Eigenschaften aufweisen. Die Eigenschaften des Trägers, auf welchen das Material laminiert, gedruckt oder geschichtet wird, wie die Ausrichtung, die Wärmehärtungstemperatur und Schmelzpunkt oder Glasübergangstemperatur (wo der Träger ein thermoplastisches Material darstellt), ebenso wie die Haftung zwischen der Beschichtung und dem Träger, werden das Ansprechverhalten der Materialien auf Mikrowellenenergie beeinflussen.The microwave responsive materials within the scope of this invention include any material having suitable conductivity properties such that a thin layer of the material can convert significant microwave radiation into thermal energy. Moreover, the microwave responsive material may have various properties depending on the formulation, the type of binder used, or the particle size and shape of the microwave responsive material. The properties of the substrate onto which the material is laminated, printed, or coated, such as orientation, heat cure temperature, and melting point or glass transition temperature (where the substrate is a thermoplastic material), as well as the adhesion between the coating and the substrate, will affect the response of the materials to microwave energy.

Die Sorte und die Menge der auf Mikrowellen ansprechenden Materialien, die für die Beschichtungszusammensetzung verwendet werden, bestimmt im allgemeinen das Ausmass der Wechselwirkung mit den Mikrowellen und daher das Ausmass der Erwärmung. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei das verwendete Material, wie hierin definiert, leitfähig ist, ist das Ausmass der erzeugten Wärme eine Funktion der Oberflächenleitfähigkeit, welche das Produkt aus der Volumenleitfähigkeit des Materials und der Dicke des Materials ist.The type and amount of microwave responsive materials used in the coating composition generally determines the extent of interaction with the microwaves and hence the extent of heating. In a preferred embodiment, where the material used is conductive as defined herein, the extent of The heat generated is a function of the surface conductivity, which is the product of the volume conductivity of the material and the thickness of the material.

Da ein Aspekt der vorliegenden Erfindung selbstbegrenzende Mikrowellenheizkörper umfasst, müssen nicht nur die Sorte und die Menge der auf Mikrowellen ansprechenden Materialien betrachtet werden, sondern auch die Sorte und Menge der polymeren Materialien, in welche die auf Mikrowellen ansprechenden Materialien eingebaut sind, d.h. das Polymergerüst. Die Auslegung von Beschichtungen, Folien oder extrudierten Materialien, welche die notwendigen Eigenschaften aufweisen, um die selbstbegrenzenden Mikrowellenheizkörper der vorliegenden Erfindung zu erhalten, berücksichtigt die Tatsache, dass leitfähige Mikrowellenheizkörper aufgrund ihrer elektrischen Leitfähigkeit arbeiten, welche dem auf Mikrowellen ansprechenden Material zuzuschreiben ist, das in dem Polymergerüst enthalten ist. Die meisten Polymere sind mässig gute elektrische Isolatoren, die im allgemeinen Volumenleitfähigkeiten unter etwa 10&supmin;¹²/ohmcm aufweisen, wogegen ein auf Mikrowellen ansprechendes Material wie Graphit eine Volumenleitfähigkeit in der Ebene der gestapelten aromatischen Ringstruktur, die dem Graphit eigen ist, von etwa 10&sup5;/ohm-cm und etwa 10-10²/ohm-cm normal auf die Ebene aufweist. Russteilchen, welche aciniform sind oder traubenförmige Anhäufungen von graphitähnlichen Kugelgestalten mit Submicrongrösse sind ebenfalls ziemlich gute Leiter.Since one aspect of the present invention involves self-limiting microwave heaters, not only must the type and amount of microwave responsive materials be considered, but also the type and amount of polymeric materials into which the microwave responsive materials are incorporated, i.e., the polymer backbone. The design of coatings, films or extruded materials having the necessary properties to obtain the self-limiting microwave heaters of the present invention takes into account the fact that conductive microwave heaters operate due to their electrical conductivity, which is attributable to the microwave responsive material incorporated in the polymer backbone. Most polymers are moderately good electrical insulators, generally having bulk conductivities below about 10⁻¹²/ohm-cm, whereas a microwave-responsive material such as graphite has a bulk conductivity in the plane of the stacked aromatic ring structure inherent in graphite of about 10⁵/ohm-cm and about 10-10²/ohm-cm normal to the plane. Soot particles, which are aciniform or grape-shaped clusters of submicron-sized graphite-like spheroids, are also fairly good conductors.

Wie aus dem vorangegangenen verstanden werden kann, gibt es einen Unterschied in der Volumenleitfähigkeit zwischen Graphit oder Russ und den meisten polymeren Materialien. Eine Mischung aus auf Mikrowellen ansprechenden Materialien und Polymer würde daher zu einem Material mit dazwischen liegender Leitfähigkeit führen, und im allgemeinen wird die Leitfähigkeit eines Verschnitts eines guten mit einem schlechten Leiter eine Funktion deren relativer Konzentrationen sein. Eine kleine Zahl unverbundener, auf Mikrowellen ansprechende Teilchen mit hoher Leitfähigkeit in einem Polymergerüst würden einen sehr geringen Einfluss auf die Leitfähigkeit haben. Ein auf die Mischung angelegtes elektrisches Feld bleibt auf die Bereiche zwischen den Teilchen konzentriert, und wenig Strom fliesst zwischen ihnen. Bei höheren Teilchenkonzentrationen jedoch beginnen die Teilchen sich zu berühren und verschmelzen in verbundenen Strukturen. An diesem Punkt können Ladungsträger zwischen den Elektroden wandern, ohne die leitfähige Phase zu verlassen, und das elektrische Feld kann sich nicht im Polymergerüst verdichten. Die Leitervolumenkonzentration (d.h. die Konzentration der auf Mikrowellen ansprechenden Teilchen), bei welcher sich eine idealisierte unbegrenzte leitfähige Struktur bildet, wird die Perkolationsgrenze genannt. Deutlich unter der Perkolationsgrenze stellt die Mischung aus Teilchen und Polymergerüst einen Isolator dar; oberhalb der Perkolation ist sie ein Leiter; und nahe der Perkolation ist die Leitfähigkeit ausserordentlich abhängig von der Konzentration. Für zufallsverteilte, kugelige Kohlenstoffteilchen würde Perkolation bei einer Konzentration von etwa 30 Gew.% auftreten.As can be understood from the foregoing, there is a difference in bulk conductivity between graphite or carbon black and most polymeric materials. A blend of microwave responsive materials and polymer would therefore result in a material with intermediate conductivity, and in general the conductivity of a blend will of a good conductor to a poor conductor may be a function of their relative concentrations. A small number of unconnected, microwave-responsive particles of high conductivity in a polymer backbone would have very little effect on conductivity. An electric field applied to the mixture remains concentrated in the regions between the particles, and little current flows between them. At higher particle concentrations, however, the particles begin to touch and fuse into connected structures. At this point, charge carriers can migrate between the electrodes without leaving the conductive phase, and the electric field cannot condense in the polymer backbone. The conductor volume concentration (i.e., the concentration of microwave-responsive particles) at which an idealized unbounded conductive structure forms is called the percolation limit. Well below the percolation limit, the mixture of particles and polymer backbone is an insulator; above percolation, it is a conductor; and near percolation, conductivity is extremely concentration dependent. For randomly distributed spherical carbon particles, percolation would occur at a concentration of about 30 wt.%.

Die tatsächliche Perkolationsgrenze für einen Russverbundwerkstoff ist jedoch von der Kohlenstoffsorte ziemlich abhängig. Für Ketjenblack , eine aciniforme oder stark zusammengeballte, lineare, poröse Teilchenstruktur aus Russ, liegt die Perkolation um 3 Gew.%, während für Spaltruss (eine kaum zusammengeballte, feste Struktur) liegt sie bei über 20 Gew.%. Diese Erscheinung könnte mit der nicht zufälligen Verteilung der nicht kugeligen Russteuchen erklärt werden, und die Tatsache, dass sich Kohlenstoffteilchen mit hohen Aspektverhältnissen bei niedrigeren Konzentrationen verbinden.However, the actual percolation limit for a carbon black composite is quite dependent on the carbon type. For Ketjenblack, an aciniform or highly aggregated linear porous particle structure of carbon black, the percolation is around 3 wt%, while for split carbon black (a lightly aggregated solid structure) it is over 20 wt%. This phenomenon could be explained by the non-random distribution of the non-spherical soot particles and the fact that carbon particles with high aspect ratios combine at lower concentrations.

Die Konzentration der leitfähigen Materialien wie Kohlenstoff, bei welcher Perkolation stattfindet, ist eine bedeutende Überlegung bei der Auslegung vön selbstbegrenzenden Heizkörpern und insbesondere selbstbegrenzenden Mikrowellenheizkörpern. Obwohl Perkolation mit einigen Russmaterialien bereits bei etwa 3% eintreten wird, ist die Leitfähigkeit (d.h. der Kehrwert des spezifischen Widerstandes) an der Perkolationsgrenze ziemlich gering, verglichen mit Kohlenstoffmaterialien, welche bei etwa 20 Gew.% oder etwa 30 Gew.% perkoheren. Die Russmaterialien der letzteren Sorte mit höheren Konzentrationen werden für die selbstbegrenzenden Heizkörper der vorliegenden Erfindung und insbesondere für die selbstbegrenzenden Mikrowellenheizkörper der vorliegenden Erfindung bevorzugt, nachdem höhere Leitfähigkeiten bei Perkolation ein handhabbares Mikrowellenheizelement zulassen werden, um grosse Mikrowellenabsorptionsverhältnisse bei einer vernünftigen Dicke zu erreichen. Die Mikrowellenerwärmung ist eine Erscheinung, die auf der Oberflächenleitfähigkeit beruht, d.h. bis zu einer Oberflächenleitfähigkeit von etwa 0,005/ohm, besser leitfähige Materialien erzeugen mehr Wärme, wenn sie einer Mikrowellenstrahlung ausgesetzt werden.The concentration of conductive materials such as carbon at which percolation occurs is an important consideration in the design of self-limiting heaters and particularly self-limiting microwave heaters. Although percolation will occur with some carbon black materials as low as about 3%, the conductivity (i.e., the inverse of the resistivity) at the percolation limit is quite low compared to carbon materials which percolate at about 20 wt.% or about 30 wt.%. The latter type of carbon black materials with higher concentrations are preferred for the self-limiting heaters of the present invention and particularly for the self-limiting microwave heaters of the present invention since higher conductivities upon percolation will allow a manageable microwave heating element to achieve high microwave absorption ratios at a reasonable thickness. Microwave heating is a phenomenon based on surface conductivity, i.e. up to a surface conductivity of about 0.005/ohm, better conductive materials generate more heat when exposed to microwave radiation.

Dies ist jedoch nur ein Teil der Erklärung. Die andere Erscheinung, die berücksichtigt werden muss, ist die teilkristalline Struktur eines herkömmlichen Polymerbinders oder gerüsts ebenso wie thermische Umwandlungen des Polymers. Diese thermischen Umwandlungen umfassen eine Phasenumwandlung erster Ordnung, was die Glasumwandlung des Polymers darstellt. Eine Phasenumwandlung zweiter Ordnung tritt bei der Schmelztemperatur des Polymers auf. Bei der Phasenumwandlung erster Ordnung oder der Phasenumwandlung zweiter Ordnung wird das Polymer eine Steigerung des Volumens mitmachen oder eine thermische Ausdehnung zeigen.However, this is only part of the explanation. The other phenomenon that must be taken into account is the semi-crystalline structure of a conventional polymer binder or backbone as well as thermal transformations of the polymer. These thermal transformations include a first order phase transformation, which is the glass transition of the polymer. A second order phase transformation occurs at the melting temperature of the polymer. In the first order phase transformation or the second order phase transformation, the polymer will undergo an increase in volume or show thermal expansion.

Teilchen aus teilchenförmigem, auf Mikrowellen ansprechendes Material neigen dazu, sich in den amorphen Abschnitten von teilkristallinen Polymeren zu sämmeln, welche zusammenhängende Pfade um die Kristalliten herum bilden, obwohl die Kristallinität ziemlich hoch sein kann. Da die Teilchen aus den kristallinen Abschnitten ausgeschlossen sind, können sie in den Pfaden bei einer niedrigen Gesamtkonzentration perkolieren. Demgemäss sind die Perkolationsgrenzen von auf Mikrowellen ansprechenden Materialien in Kombination mit Polymeren ziemlich von den jeweiligen Eigenschaften abhängig.Particles of particulate microwave-responsive material tend to cluster in the amorphous sections of semicrystalline polymers, which form continuous pathways around the crystallites, even though the crystallinity can be quite high. Since the particles are excluded from the crystalline sections, they can percolate in the pathways at a low overall concentration. Accordingly, the percolation limits of microwave-responsive materials in combination with polymers are quite dependent on the respective properties.

Zusätzlich zur Perkolation spielt das quantenmechanische Tunneln eine bedeutende Rolle für die Standardbeschreibung der Leitung vom auf Mikrowellen ansprechenden Material zum Polymer. Sogar oberhalb der Perkolation berühren sich die Teilchen nicht ganz. Sie werden durch dünne Schichten polymer getrennt, welche Potentialschranken für die Ladungsträger (d.h. Elektronen oder Fehlstellen) schaffen. Die Träger besitzen nicht genug Energie, um die Schranken zu überwinden, und sie können nicht von Teilchen zu Teilchen springen. Da die Schranken sehr dünn sind, kann nichts desto weniger eine deutliche Ladungsübertragung durch den Mechanismus des Tunnelns auftreten. Es wird daher angenommen, dass Verbundwerkstoffe aus Teilchen, bestehend aus auf Mikrowellen ansprechendem Material, in einem Polymergerüst ein verbundenes Netzwerk aus Teilchen umfassen, welche durch sehr dünne Polymerschichten getrennt werden.In addition to percolation, quantum mechanical tunneling plays an important role in the standard description of conduction from microwave-responsive material to polymer. Even above percolation, the particles do not quite touch each other. They are separated by thin polymer layers that create potential barriers for the charge carriers (i.e., electrons or vacancies). The carriers do not have enough energy to overcome the barriers and they cannot jump from particle to particle. Since the barriers are very thin, significant charge transfer can nevertheless occur through the tunneling mechanism. It is therefore assumed that composites of particles made of microwave-responsive material in a polymer framework comprise an interconnected network of particles separated by very thin polymer layers.

Bei Raumtemperatur und darüber ist der Strom aufgrund des Tunnelns zwischen den Teilchen ausserordentlich abhängig von der Trennung der Teilchen. Temperaturschwankungen, welche verhältnismässig geringe Änderungen in der Trennung der Teilchen verursachen würden, können deshalb unverhältnismässige Einflüsse auf den elektrischen Leitwert haben. Das Polymergerüst besitzt im allgemeinen einen höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als das Teilchen, und eine steigende Temperatur keilt die Inseln gewöhnlich auseinander. Der Ström aufgrund des Tunnelns ist sehr empfindlich auf die Isolatordicke, und grosse Änderungen der spezifischen Leitfähigkeit können von kleinen Polymerausdehnungen herrühren. Wenn zusätzlich die Teilchenkonzentration nahe der Perkolation ist, wo der spezifische Leitwert ausserordentlich auf Strukturveränderungen anspricht, können Verminderungen des spezifischen Leitwertes mit der Temperatur besonders dramatisch sein. Nahe der thermischen Umwandlung des polymeren Binders, wo der thermische Ausdehnungskoeffizient gross ist, zeigen sich sehr grosse thermische Koeffizienten des spezifischen Leitwertes in Mischungen nahe an der Perkolationsgrenze.At room temperature and above, the current is extremely dependent on the separation of the particles due to tunneling between the particles. Temperature fluctuations, which would cause relatively small changes in the separation of the particles, can therefore have disproportionate influences on the electrical conductivity. The polymer framework generally has a higher coefficient of thermal expansion than the particle, and increasing temperature usually wedges the islands apart. The current due to tunneling is very sensitive to insulator thickness, and large changes in conductivity can result from small polymer expansions. In addition, when the particle concentration is near percolation, where conductance is highly responsive to structural changes, reductions in conductance with temperature can be particularly dramatic. Near the thermal transformation of the polymer binder, where the coefficient of thermal expansion is large, very large thermal conductance coefficients are seen in mixtures close to the percolation limit.

Umwandlungen sowohl erster als auch zweiter Ordnung eines polymeren Binders können Leitfähigkeitsänderungen um Grössenordnungen in einem Verbundwerkstoff nahe der Perkolation verursachen, und beide werden hier für die Temperatursteuerung mit Mikrowelle genützt. Teilkristalline Polymere, deren Temperatur (Tg) der Umwandlung erster Ordnung unterhalb Raumtemperatur liegt, können durch eine Temperatur der Umwandlung zweiter Ordnung, die oberhalb Raumtemperatur liegt, d.h. die Schmelztemperatur (Tm), steuern. Wenn die Temperatur eines Verbundwerkstoffs mit einem teilkristallinen Binder eine Umwandlung zweiter Ordnung durchläuft, "schmelzen" die Kristallitbereiche bei Tm, d.h. sie wandeln sich von der kristallinen Phase in eine amorphe Phase um. Bei der Umwandlung erleidet der thermische Ausdehnungskoeffizient eine Unstetigkeit. Falls sich die leitfähige Phase nahe an der Perkolation befindet, kann dies einen ziemlich grossen Abfall der Leitfähigkeit über einen engen Temperaturbereich hervorrufen. Für thermostabilen Mikrowellenbetrieb würde ein idealer Binder sich volumetrisch konstant unterhalb Tm befinden, würde aber eine grosse Ausdehnung den Schmelzbereich hindurch zeigen. Hochtemperaturbinder aus amorphen Polymeren können auch zur Mikrowellentemperatursteuerung verwendet werden. Diesmal ist die Glasumwandlungstemperatur oberhalb Raumtemperatur, und der Sprung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten bei Tg sorgt für Temperatursteuerung.Both first and second order transformations of a polymeric binder can cause orders of magnitude conductivity changes in a composite near percolation, and both are used here for microwave temperature control. Semi-crystalline polymers whose first order transformation temperature (Tg) is below room temperature can be controlled by a second order transformation temperature that is above room temperature, i.e. the melting temperature (Tm). When the temperature of a composite with a semi-crystalline binder undergoes a second order transformation, the crystallite regions "melt" at Tm, i.e. they transform from the crystalline phase to an amorphous phase. During the transformation, the thermal expansion coefficient undergoes a discontinuity. If the conductive phase is near percolation, this can cause a fairly large drop in conductivity over a narrow temperature range. For thermostable microwave operation, an ideal binder would expand volumetrically would be constant below Tm, but would show a large expansion throughout the melting range. High temperature binders made from amorphous polymers can also be used for microwave temperature control. This time the glass transition temperature is above room temperature, and the jump in the thermal expansion coefficient at Tg provides temperature control.

Bei der Umwandlungstemperatur des Polymergerüsts, dehnt sich das Grundgerüst aus und drückt die auf Mikrowellen ansprechenden Teilchen auseinander, und, verstärkt durch begleitende Veränderungen der Erscheinungen des Tunnelns und der Perkolation, fällt die Leitfähigkeit jäh ab. Unterhalb der Umwandlungstemperatur ist der Verbundwerkstoff ein Leiter, während er oberhalb des Schmelzpunktes ein Isolator ist. Der Anstieg des spezifischen Widerstandes mit der Temperatur oberhalb der Umwandlungstemperatur wird PTC-Effekt (positiver Temperaturkoeffizient des spezifischen Widerstandes) genannt. Es gibt jedoch Fälle, in denen ein Abfallen des spezifischen Widerstandes mit der Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes auftritt, welcher als NTC-Effekt (negativer Temperaturkoeffizient des spezifischen Widerstandes) genannt wird, welcher bei einer Zusammensetzung für selbstbegrenzende Heizkörper möglichst klein gehalten oder vermieden werden soll. Folglich kann dem Abfall der Leitfähigkeit, die mit dem Schmelzen in den kristallinen Bereichen verbunden ist, bei höheren Temperaturen ein Ansteigen der Leitfähigkeit folgen, d.h. NTC-Erscheinung. Es wurde mit Hilfe eines Russ-Polyolefin-Modells die Theorie aufgestellt, dass Anziehungen zwischen polaren Gruppen auf den Russteilchen die Bildung eines Russnetzwerkes in dem weniger viskosen Polymergerüst um die Kristallkeime auslösen, wodurch die Leitfähigkeit erhöht wird.At the transition temperature of the polymer backbone, the backbone expands and pushes the microwave-responsive particles apart, and, aggravated by accompanying changes in the phenomena of tunneling and percolation, the conductivity drops sharply. Below the transition temperature, the composite is a conductor, while above the melting point it is an insulator. The increase in resistivity with temperature above the transition temperature is called the PTC (positive temperature coefficient of resistivity) effect. However, there are cases where a decrease in resistivity with temperature above the melting point occurs, called the NTC (negative temperature coefficient of resistivity) effect, which should be minimized or avoided in a composition for self-limiting heaters. Consequently, the drop in conductivity associated with melting in the crystalline regions can be followed by an increase in conductivity at higher temperatures, i.e. NTC phenomenon. It has been theorized using a soot-polyolefin model that attractions between polar groups on the soot particles trigger the formation of a soot network in the less viscous polymer framework around the crystal nuclei, thereby increasing conductivity.

Folglich ist es ersichtlich, dass die Auswahl der Polymere ebenso wie der auf Mikrowellen ansprechenden Materialien entscheidend ist, um selbstbegrenzende Mikrowellenheizkörper zu erhalten.Consequently, it is evident that the selection of polymers as well as microwave responsive materials is crucial to obtain self-limiting microwave heaters.

Die Auslegung des Heizkörpers muss auch die Tatsache berücksichtigen, dass die Impedanzen des Verbundwerkstoffes aus Teilchen aus auf Mikrowellen ansprechendem Material und Polymer bemerkenswerte kapazitive Anteile aufweisen. Die Beabstandung zwischen den Teilchen ist eng genug, und die benachbarten Bereiche sind gross genug, dass nennenswerte Ladungsmengen an den Zwischenflächen gespeichert werden können. Der Verbundwerkstoff kann eher als analog zu einem Widerstand, der in Serie mit einer parallelen Widerstand-Kondensator-Kombination geschalten ist, als als ein einfacher Widerstand betrachtet werden. Bei hohen Frequenzen können die kapazitiven Elemente einen nennenswerten Anteil des Stromes führen, während sie es bei niedrigen Frequenzen nicht tun werden. Diese spezifische Kapazität hängt von der Trennung der Teilchen von einander in dem Polymergerüst ab, aber dies ist eine lineare Beziehung. Da der PTC- Effekt von der grossen Sensitivität des Stromes aufgrund des Tunnelns auf die Teilchentrennung herrührt, wird es deshalb verstanden werden, dass bei höheren Frequenzen ein grösserer Anteil des Stromes durch die kondensatorähnliche Struktur des Verbundwerkstoffes fliessen wird, verglichen mit geringeren Frequenzen, und demgemäss wird der PTC-Effekt bei höheren Frequenzen weniger hervortreten. Dieser Effekt muss bei der Auswahl des auf Mikrowellen ansprechenden Materials und den Polymerverbundwerkstoffen insbesondere für Mikrowellenheizkörper berücksichtigt werden, welche bei Frequenzen von etwa 2,0 GHz bis etwa 3,0 GHz und insbesondere bei etwa 2,45 GHz plus oder minus 50 MHz arbeiten.The design of the heater must also take into account the fact that the impedances of the composite of particles of microwave-responsive material and polymer have significant capacitive components. The spacing between the particles is close enough and the adjacent regions are large enough that significant amounts of charge can be stored at the interfaces. The composite can be considered analogous to a resistor connected in series with a parallel resistor-capacitor combination, rather than a simple resistor. At high frequencies the capacitive elements can carry a significant portion of the current, while at low frequencies they will not. This specific capacitance depends on the separation of the particles from each other in the polymer backbone, but this is a linear relationship. Since the PTC effect arises from the great sensitivity of the current due to tunneling to particle separation, it will therefore be understood that at higher frequencies a greater proportion of the current will flow through the capacitor-like structure of the composite compared to lower frequencies, and accordingly the PTC effect will be less prominent at higher frequencies. This effect must be taken into account in the selection of microwave responsive materials and polymer composites particularly for microwave heaters operating at frequencies from about 2.0 GHz to about 3.0 GHz and especially at about 2.45 GHz plus or minus 50 MHz.

Obwohl an einer Stelle die Theorie aufgestellt worden ist, dass das auf Mikrowellen ansprechende Material, das bestmöglich in dem selbstbegrenzenden Mikrowellenheizkörper der vorliegenden Erfindung arbeiten würde, jenes sein würde, das die grösste Leitfähigkeit bei geringen Konzentrationen liefert, ist gemäss der vorliegenden Erfindung bestimmt worden, dass dies nicht notwendigerweise der Fall ist. Auf Mikrowellen ansprechende Materialien, welche hohe Leitfähigkeiten in Verbundwerkstoffen bei geringen Konzentrationen ergeben, werden ebenso bei niedrigeren Konzentrationen perkolieren. Die Leitfähigkeit dieser Verbundwerkstoffe nahe der Perkolation, wo die Temperatursteuerung brauchbar ist, kann verhältnismässig gering sein. Um die Leitfähigkeit bei Perkolation zu optimieren, sind folglich auf Mikrowellen ansprechende Materialien mit weniger Struktur überlegen, sogar wenn sie weniger Leitfähigkeit bei geringen Konzentrationen liefern. Die Materialien müssen derart ausgewählt werden, dass sie nicht übermässig zusammengeballt sind, sondern eher ausreichende Leitfähigkeit und fehlende Struktur aufweisen, so dass die Perkolation bei einer Leitfähigkeit auftritt, die hoch genug ist, um den selbstbegrenzenden Mikrowellenheizkörper derart auszustatten, dass er Temperaturen entwickeln kann, die nicht nur zum Erwärmen, sondern auch in einigen Anwendungen zum Bräunen und Rösten von Essenszubereitungen geeignet sind.Although the theory was put forward at one point is that the microwave responsive material that would perform best in the self-limiting microwave heater of the present invention would be that which provides the greatest conductivity at low concentrations, it has been determined in accordance with the present invention that this is not necessarily the case. Microwave responsive materials which provide high conductivities in composites at low concentrations will also percolate at lower concentrations. The conductivity of these composites near percolation, where temperature control is useful, may be relatively low. Thus, to optimize conductivity upon percolation, microwave responsive materials with less structure are superior, even if they provide less conductivity at low concentrations. The materials must be selected so that they are not overly agglomerated, but rather have sufficient conductivity and lack of structure so that percolation occurs at a conductivity high enough to equip the self-limiting microwave heater to develop temperatures suitable not only for heating, but also in some applications for browning and roasting food preparations.

Die vorliegende Erfindung beruht daher auf der Entdekkung von gewissen Sorten von auf Mikrowellen ansprechenden, leitfähigen Materialien und Polymergerüstmatenahen in Kombination, welche gemäss den vorhergehenden Anhaltspunkten ausgewählt werden und welche in der Form einer dünnen Folie, Beschichtung, gedrucktem Material, formgepresstem Material oder Extrusionsmaterial benützt werden, um einen selbstbegrenzenden Mikrowellenheizkörper zum Erwärmen und insbesondere zum Bräunen oder Rösten von Nahrungsmitteln zu schaffen.The present invention is therefore based on the discovery of certain types of microwave responsive conductive materials and polymer backbone materials in combination, selected according to the foregoing indications, and used in the form of a thin film, coating, printed material, molded material or extruded material to provide a self-limiting microwave heater for heating and particularly for browning or roasting foodstuffs.

Die leitfähigen Materialien, für die festgestellt worden ist, dass sie in dieser Hinsicht besonders geeignet sind, sind jene, die im wesentlichen aus leitfähigen Russmaterialien und leitfähigen Graphitmaterialien bestehen. Mischungen aus verschiedenen Sorten leitfähiger Russmaterialien können ebenso eingesetzt werden wie Mischungen verschiedener Sorten von Graphitmaterialien. Zusätzlich können Mischungen leitfähiger Russmaterialien mit leitfähigen Graphitmaterialien gemäss der vorliegenden Erfindung auch genützt werden.The conductive materials which have been found to be particularly suitable in this regard are those which consist essentially of conductive carbon black materials and conductive graphite materials. Mixtures of different types of conductive carbon black materials may be used, as may mixtures of different types of graphite materials. In addition, mixtures of conductive carbon black materials with conductive graphite materials may also be used in accordance with the present invention.

Das bevorzugte leitfähige Material besteht im wesentlichen aus den leitfähigen Russen. Die leitfähigen Russmaterialien in diesem Zusammenhang umfassen jene, die eine Oberfläche, gemessen mit Stickstoffabsorption, von weniger als etwa 160 m²/g und insbesondere von etwa 5 bis etwa 160 m²/g und insbesondere von etwa von 15 bis etwa 150 m²/g aufweisen. Die leitfähigen Russmaterialien werden auch ausgewählt, dass sie eine besondere Teilchenstruktur, gemessen durch Dibutylphthalat (DBP)- Absorption, von weniger als etwa 150 cc/100 g und insbesondere von etwa 30 bis etwa 150 cc/100 g und vorzugsweise von etwa 50 bis etwa 140 cc/100 g aufweisen. Die leitfähigen Russmaterialien der vorliegenden Erfindung sollten auch eine durchschnittliche Teilchengrösse von etwa 10 bis etwa 120 nm und insbesondere von etwa 15 bis etwa 100 nm und vorzugsweise von etwa 17 bis etwa 90 nm aufweisen. Leitfähige Russmaterialien, die in die vorhergehende Bereiche der Stickstoffoberflächenund DBP-Absorption fallen, können auch als Verschnitte eingesetzt werden. Folglich können leitfähige Russmatenahen, die eine Teilchengrösse von etwa 20 nm bis etwa 35 nm aufweisen, zusammen mit Russen eingesetzt werden, die Teilchengrössen von etwa 40 bis etwa 90 nm aufweisen. Das Verhältnis der Russe mit grösserer Teilchengrösse zu den Russen mit kleinerer Teilchengrösse kann irgendwo von etwa 80/20 Gew.% bis etwa 60/40 Gew.% ausmachen. Russe für diese Zwecke können von Huber Engineered Carbons bezogen werden und sind unten in Tabelle 1 angeführt und Cabot Spezialrusse in Tabelle 2. TABELLE 1 HUBER ENGINEERED CARBON SThe preferred conductive material consists essentially of the conductive carbon blacks. The conductive carbon black materials in this context include those having a surface area, as measured by nitrogen absorption, of less than about 160 m²/g, and more particularly from about 5 to about 160 m²/g, and more particularly from about 15 to about 150 m²/g. The conductive carbon black materials are also selected to have a particular particle structure, as measured by dibutyl phthalate (DBP) absorption, of less than about 150 cc/100 g, and more particularly from about 30 to about 150 cc/100 g, and preferably from about 50 to about 140 cc/100 g. The conductive carbon black materials of the present invention should also have an average particle size of from about 10 to about 120 nm, and more particularly from about 15 to about 100 nm, and preferably from about 17 to about 90 nm. Conductive carbon black materials that fall within the foregoing ranges of nitrogen surface and DBP absorption can also be used as blends. Thus, conductive carbon black materials having a particle size of about 20 nm to about 35 nm can be used together with carbon blacks having particle sizes of about 40 to about 90 nm. The ratio of the larger particle size carbon blacks to the smaller particle size carbon blacks can be anywhere from about 80/20 wt.% to about 60/40 wt.% Carbon blacks for these purposes can be obtained from Huber Engineered Carbons and are listed below in Table 1 and Cabot Special Carbon Blacks in Table 2. TABLE 1 HUBER ENGINEERED CARBON S

* Arosperse-Reihe, bei höheren Temperaturen behandelt, um flüchtigen Anteil zu vermindern. TABELLE 2 CABOT SPEZIALRUSSE * Arosperse series, treated at higher temperatures to reduce volatile content. TABLE 2 CABOT SPECIAL SOLAR

Die "ARO"-Serie der Materialien in Tabelle 1 sind abgeänderte Sorten der Materialien der Qualität "N", welche bei höheren Temperaturen behandelt worden sind, um den flüchtigen Anteil zu vermindern.The "ARO" series of materials in Table 1 are modified grades of the "N" grade materials which have been treated at higher temperatures to reduce the volatile content.

Die verschiedenen Polymere, die sich als geeignet in den vorhergehenden Zusammenhängen erwiesen haben, bestehen im wesentlichen aus Polycarbonaten, Methylpenten-Copolymer, Polyvinylalkohol, Polyvinylidenfluorid und Celluloseester wie Celluloseacetat/propionat, Cellulosebutyrat und Celluloseacetat/butyrat.The various polymers that have proven suitable in the previous contexts consist essentially of polycarbonates, methylpentene copolymer, polyvinyl alcohol, polyvinylidene fluoride and cellulose esters such as cellulose acetate/propionate, cellulose butyrate and cellulose acetate/butyrate.

Die Polycarbonatharze, die kennzeichnend sind für Harze, die mit Hilfe von Tg steuern, umfassen jene Polymere, die von der Reaktion eines dihydrierten aromatischen Alkohols mit Phosgen abgeleitet sind, wobei die dihydrierten aromatischen Verbindungen Bisphenol A, Bisphenol F und dergleichen umfassen. Diese Harze sind in Kirk-Othmer, Encylopedia of Chemical Technology, &sub3;rd Ed. unter der Überschrift "polycarbonates" genauer beschrieben, was hierin als Verweis beigeschlossen wird.The polycarbonate resins which are representative of resins which control Tg include those polymers derived from the reaction of a dihydrogenated aromatic alcohol with phosgene, the dihydrogenated aromatic compounds including bisphenol A, bisphenol F and the like. These resins are described in more detail in Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 3rd Ed. under the heading "polycarbonates", which is incorporated herein by reference.

TABELLE 1TABLE 1

Das Menthylpenten-Copolymer, welches kennzeichnend für Herze ist, die mit Hilfe von Tm steuern, wird durch Dimerisation von Propylen zu einem Monomer, 4-Methylpent-1-en, erhalten, welches polymerisiert wird, um das Methylpenten-Copolymer zu bilden.The menthylpentene copolymer, which is characteristic of hearts that control by means of Tm, is obtained by dimerization of propylene to a monomer, 4-methylpent-1-ene, which is polymerized to form the methylpentene copolymer.

Die Polycarbonatharze sind im Handel erhältliche Produkte, die von General Electric Plastics als Lexan PPC 4504 und PPC 4704 (Polyphtalatcarbonat-Harze) mit FDAgerechter Lebensmittelqualität für Lexan PPC 4501 beziehungsweise PPC 4701 bezogen werden können. Ebenso geeignete Polycarbonatharze schliessen die Calibre - Polycarbonate von Dow Chemical Company und APEC ,The polycarbonate resins are commercially available products that can be purchased from General Electric Plastics as Lexan PPC 4504 and PPC 4704 (polyphthalate carbonate resins) with FDA-compliant food grade for Lexan PPC 4501 and PPC 4701, respectively. Other suitable polycarbonate resins include Calibre polycarbonates from Dow Chemical Company and APEC,

Hochtemperaturpolycarbonat und Makrolont-Polycarbonat mit ein, die von Miles Polymer Division bezogen werden. Besonders geeignete Polycarbonate sind vön der Sorte APEC HT DP 9-9330, 9340, 9350, 9360 und 9370.High temperature polycarbonate and Makrolont polycarbonate supplied by Miles Polymer Division. Particularly suitable polycarbonates are of the grade APEC HT DP 9-9330, 9340, 9350, 9360 and 9370.

Wenn das auf Mikrowellen ansprechende Material im wesentlichen aus Russ oder Graphit besteht, wird in einem bevorzugten Aspekt dieses Ausführungsbeispiels das auf Mikrowellen ansprechende Material mit Binder kombiniert vorzugsweise einen spezifischen Widerstand im Bereich von etwa 25 Ohm pro Quadrat bis etwa 100.000 Ohm pro Quadrat und insbesondere von etwa 100 Ohm pro Quadrat bis etwa 50.000 Ohm pro Quadrat bei Raumtemperatur aufweisen.In a preferred aspect of this embodiment, when the microwave responsive material consists essentially of carbon black or graphite, the microwave responsive material combined with binder will preferably have a resistivity in the range of from about 25 ohms per square to about 100,000 ohms per square, and more preferably from about 100 ohms per square to about 50,000 ohms per square at room temperature.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das auf Mikrowellen ansprechende Material sich für Lebensmittelverpackung eignen. Als eine andere Möglichkeit wird das auf Mikrowellen ansprechende Material vom Lebensmittel durch einen Film oder ein anderes schützendes Mittel getrennt werden.In a preferred embodiment of the invention, the microwave responsive material will be suitable for food packaging. As an alternative, the microwave responsive material will be separated from the food by a film or other protective means.

Es wird bevorzugt, dass die Dispersion rasches Erwärmen zu einer gewünschten Temperatur zeigt mit nachfolgendem Abflachen der Temperatur, ohne Funkenüberschlag, während sie der Mikrowellenstrahlung ausgesetzt ist. Die Temperatur, bei welcher die Dispersion begrenzt, wird hierin nachfolgend als die Selbstbegrenzungstemperatur bezeichnet. Im allgemeinen wird die Dispersion bei einer Temperatur im Bereich von etwa 148,8ºC (300ºF) bis etwa 480ºF; und vorzugsweise etwa 148,88ºC (300ºF) bis etwa 232,22ºC (450ºF) oder etwa 176,66ºC (350ºF) bis etwa 204,44ºC (400ºF) arbeiten.It is preferred that the dispersion exhibit rapid heating to a desired temperature with subsequent leveling off of temperature without arcing while exposed to microwave radiation. The temperature at which the dispersion limits is hereinafter referred to as the self-limiting temperature. Generally, the dispersion will operate at a temperature in the range of about 148.8°C (300°F) to about 480°F; and preferably about 148.88°C (300°F) to about 232.22°C (450°F) or about 176.66°C (350°F) to about 204.44°C (400°F).

Das auf Mikrowellen ansprechende Material wird mit einem Binder gemischt, um eine Zusammensetzung für Extrusion, Formpressen oder Beschichten zu bilden. Die in dieser Erfindung verwendeten Binder können eine Zusammensetzung für Extrusion oder Formpressen aus Polycarbonat, Polyvinylidenfluorid oder einem Methylpenten- Copolymer oder jegliche wässrige Dispersion (z.B. Latex) oder Dispersion in einer organischen Flüssigkeit davon oder Lösung davon umfassen, die in einem Walzenbeschichtungs-, Spritzbeschichtungs-, Eintauch- oder Druckverfahren oder einem Löteilttelgussverfahren verwendet werden können, letzteres um eine unverbundene Folie aus der Dispersion zu bilden. Der Binder muss eine gute thermische Widerstandsfähigkeit aufweisen und wenig oder keinen Verschleiss bei den Temperaturen erleiden, die durch das auf Mikrowellen ansprechende Material erzeugt werden. Es sollte auch Haftfähigkeit aufweisen, welche es zulassen würde, es auf einen Träger zu kleben.The microwave-responsive material is mixed with a binder to form a composition for extrusion, compression molding or coating. Binders used in this invention may comprise an extrusion or compression molding composition of polycarbonate, polyvinylidene fluoride or a methylpentene copolymer, or any aqueous dispersion (e.g., latex) or dispersion in an organic liquid thereof or solution thereof, which may be used in a roll coating, spray coating, dipping or printing process or a solder part molding process, the latter to form an unbonded film from the dispersion. The binder must have good thermal resistance and suffer little or no degradation at the temperatures generated by the microwave responsive material. It should also have adhesive properties which would allow it to be bonded to a substrate.

Der Binder und das auf Mikrowellen ansprechende Material werden im allgemeinen in einem geeigneten Verhältnis gemischt, so dass das auf Mikrowellen ansprechende Material in der Form eines dünnen Films aus Extrusion, Formpressen oder beschichtet oder gedruckt, die Mikrowellenstrahlung in Wärme umwandeln kann und die Temperatur einer der darauf gelegten Nahrungsmittelzubereitung erhöhen kann, wobei es noch genügend Binder aufweist, um extrudiert oder formgepresst zu werden und, wenn beschichtet oder gedruckt, auf dem Träger oder der Folie zu haften. Es sollte auch genügend Binder vorhanden sein, um Funkenüberschläge im auf Mikrowellen ansprechenden Material zu verhindern. Die Verhältnisse sind auch abhängig von der Perkolation und dem Ausmass der Wärmeausdehnung des Binders.The binder and microwave responsive material are generally mixed in a suitable ratio so that the microwave responsive material in the form of a thin film from extrusion, molding or coated or printed can convert microwave radiation into heat and raise the temperature of a food preparation placed thereon, while still having sufficient binder to be extruded or molded and, when coated or printed, to adhere to the carrier or film. There should also be sufficient binder to prevent arcing in the microwave responsive material. The ratios are also dependent on the percolation and extent of thermal expansion of the binder.

Im allgemeinen wird das Verhältnis des auf Mikrowellen ansprechenden Materials zum Binder aufgrund des Feststoffanteils, von dem gewählten auf Mikrowellen ansprechenden Material und Binder abhängen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wo das auf Mikrowellen ansprechende Material Russ oder Graphit darstellt und der Binder Polycarbonat, Polyvinylidenfluorid; Methylpenten-Copolymer, Polyvinylalkohol oder Celluloseester darstellt, ist das Verhältnis von auf Mikrowellen ansprechendes Material zu Binder, nach Gewicht etwa 10:90 bis etwa 45:55 oder mehr und insbesondere von etwa 15:85 bis etwa 40:60.In general, the ratio of microwave responsive material to binder will depend on the microwave responsive material and binder selected due to the solids content. In a preferred In an embodiment where the microwave responsive material is carbon black or graphite and the binder is polycarbonate, polyvinylidene fluoride, methylpentene copolymer, polyvinyl alcohol, or cellulose ester, the ratio of microwave responsive material to binder is, by weight, from about 10:90 to about 45:55 or more, and more preferably from about 15:85 to about 40:60.

Das auf Mikrowellen ansprechende Material, folglich in Kombination mit dem Binder, umfasst die Dispersion der vorliegenden Erfindung, und der Binder wird eine Phasenumwandlung erster Ordnung oder eine Phasenumwandlung zweiter Ordnung bei einer Temperatur von etwa 148,88ºC (300ºF) bis etwa 248,88ºC (480ºF) durchlaufen. Die Dispersion befindet sich nahe der Perkolationsgrenze ungefähr bei Raumtemperatur (annähernd 21,11ºC (70ºF)) und dessen spezifische Leitfähigkeit fällt oberhalb der Phasenumwandlungstemperatur des Binders ab. Der Abfall der spezifischen Leitfähigkeit beträgt wenigstens etwa 1,5 bis etwa 2 Grössenordnungen oder mehr verglichen mit der spezifischen Leitfähigkeit vor der Phasenumwandlung des Binders und in einigen Fällen wenigstens etwa 5 bis etwa 7 Grössenordnungen oder mehr, wiederum verglichen mit der spezifischen Leitfähigkeit vor der Phasenumwandlung des Binders. Folglich reicht der Bereich für den Abfall der spezifischen Leitfähigkeit von mindestens etwa 1,5 Grössenordnungen bis etwa 7 Grössenordnungen oder mehr.The microwave responsive material, thus in combination with the binder, comprises the dispersion of the present invention, and the binder will undergo a first order phase transition or a second order phase transition at a temperature of about 148.88°C (300°F) to about 248.88°C (480°F). The dispersion is near the percolation limit at about room temperature (approximately 21.11°C (70°F)) and its conductivity drops above the phase transition temperature of the binder. The drop in conductivity is at least about 1.5 to about 2 orders of magnitude or more compared to the pre-phase transition conductivity of the binder, and in some cases at least about 5 to about 7 orders of magnitude or more, again compared to the pre-phase transition conductivity of the binder. Consequently, the range for the drop in specific conductivity is from at least about 1.5 orders of magnitude to about 7 orders of magnitude or more.

Andere Materialien können in die Zusammensetzung eingearbeitet werden, wie grenzflächenaktive Stoffe, Dispersionshilfsmittel, Schmiermittel und andere herkömmliche Zusatzstoffe für Zusammensetzungen zur Extrusion, zum Formpressen, Beschichten oder Drucken.Other materials may be incorporated into the composition, such as surfactants, dispersants, lubricants and other conventional additives for compositions for extrusion, molding, coating or printing.

Die Dispersion wird vorteilhafterweise als Folie, die von etwa 0,00254 mm (0,1 mils) bis etwa 0,254 mm (10 mils) dick ist, wobei eine solche Folie mit Hilfe der hierin beschriebenen Verfahren erhalten wird, die Beschichtung, Guss, Druck oder Extrusion umfassen. Folien von etwa 0.0762 (0,3) bis etwa 0,01524 mm (0,6 mils) sind besonders zweckmässig zur Erwärmung von Lebensmitteln wie Popcorn und Folien von etwa 0,01524 (0,6) bis etwa 0,0254 mm (1 mil) sind besonders zweckmässig zur Erwärmung von Pizza.The dispersion is advantageously applied as a film, which from about 0.00254 mm (0.1 mils) to about 0.254 mm (10 mils) thick, such film obtained by the processes described herein including coating, casting, printing or extrusion. Films from about 0.0762 (0.3) to about 0.01524 mm (0.6 mils) are particularly useful for heating foods such as popcorn and films from about 0.01524 (0.6) to about 0.0254 mm (1 mil) are particularly useful for heating pizza.

Die Beschichtung kann unter Verwendung von herkömmlichen Walzen-, Eintauch- oder Spritzbeschichtungsverfahren oder Druckverfahren wie Rotationstiefdruck, Flexographie und Lithographie aufgebracht werden. Nachdem die Beschichtungszusammensetzung aufgebracht worden ist, kann sie unter Verwendung von herkömmlichen Öfen getrocknet werden, wie sie normalerweise in einem Beschichtungs- oder Druckverfahren zur Verfügung stehen.The coating may be applied using conventional roll, dip or spray coating techniques or printing techniques such as rotogravure, flexography and lithography. After the coating composition has been applied, it may be dried using conventional ovens normally available in a coating or printing process.

Die Zusammensetzung für die Extrusion und das Formpressen werden in herkömmlichen Extrusions- und Formpressvorrichtungen verwendet.The composition for extrusion and compression molding are used in conventional extrusion and compression molding equipment.

Im allgemeinen kann jegliche Menge Beschichtung für die vorliegende Erfindung verwendet werden. Das Ausmass der erzeugten Wärme wird gemäss der Menge und der Sorte der auf den Träger aufgebrachten Beschichtung schwanken. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wenn das Beschichtungsmaterial Russ oder Graphit darstellt, wird die Menge Beschichtung von etwa 0,908 bis etwa 11,35 kg pro 278,7 Quadratmeter (2 bis etwa 25 Pfund pro 3.000 Quadratfuss) reichen.In general, any amount of coating can be used in the present invention. The amount of heat generated will vary according to the amount and type of coating applied to the substrate. In a preferred embodiment, when the coating material is carbon black or graphite, the amount of coating will range from about 0.908 to about 11.35 kg per 278.7 square meters (2 to about 25 pounds per 3,000 square feet).

Die Beschichtungszusammensetzung kann im allgemeinen auf jeglichen Träger beschichtet werden, wie Papier oder Karton oder jegliches geeignete Folienmaterial. Üblicherweise kann jeglicher Träger, der für Mikrowellenstrahlung durchgängig ist oder anderwertig in einem Mikrowellenverfahren verwendet werden kann, die auf Mikrowellen ansprechende Beschichtung der vorliegenden Erfindung tragen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel dieser Erfindung wird die Beschichtungszusammensetzung auf eine thermoplastische Folie gedruckt. Die Folie kann aus jeglichen bekannten Folien wie Folien aus Polyestern, Nylon, Polycarbonaten und dergleichen ausgewählt werden. Die Folie sollte auch einen Schmelzpunkt oberhalb der Betriebstemperatur des auf Mikrowellen ansprechenden Materials besitzen. Eine besonders bevorzugte Foliensorte umfasst Polyesterfolien, wie Mylar (PET).The coating composition can generally be coated on any support, such as paper or cardboard or any suitable film material. Usually, any support which is sensitive to microwave radiation continuous or otherwise capable of being used in a microwave process, bearing the microwave responsive coating of the present invention. In another embodiment of this invention, the coating composition is printed onto a thermoplastic film. The film may be selected from any known films such as films made of polyesters, nylons, polycarbonates and the like. The film should also have a melting point above the operating temperature of the microwave responsive material. A particularly preferred type of film includes polyester films such as Mylar (PET).

In einem weiteren Ausführungsbeispiel dieser Erfindung wird die auf diese Weise beschichtete Folie auf einen für Mikrowellen durchgängigen Träger aufgebracht. Der Träger ist vorzugsweise auch bezüglich seiner Abmessungen gleichbleibend bei der Betriebstemperatur des auf Mikrowellen ansprechenden Materials. Andere Träger wie Glas, Keramik und gleichwertige Materialien können verwendet werden. Übliche Träger umfassen Papier und Karton. Die Beschichtung kann auch unmittelbar auf den für Mikrowellen durchgängigen Träger z.B. Papier oder Karton aufgebracht werden.In a further embodiment of this invention, the film coated in this way is applied to a microwave-transmissive carrier. The carrier is preferably also dimensionally constant at the operating temperature of the microwave-responsive material. Other carriers such as glass, ceramic and equivalent materials can be used. Common carriers include paper and cardboard. The coating can also be applied directly to the microwave-transmissive carrier, e.g. paper or cardboard.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Druckverfahren verwendet, um eine mit Mikrowellen wechselwirkende Beschichtung auf Papier oder Karton zu schaffen und dadurch erhöhte Flexibilität bei der Aufbringung der Beschichtung auf einen Träger zu liefern. Es können Muster in der Beschichtung erzeugt werden, und sie können unter Verwendung von herkömmlichen Drucktechniken aufgebracht werden, um die Beschichtung genau auf dem Träger zu legen. Darüber hinaus können verschiedene Schichtdicken gleichzeitig aufgebracht werden, wo Nahrungsmittel, die verschiedene Erwärmungsstufen erfordern, im selben Karton oder Behälter verwendet werden. Druckverfahren erfordern weniger Schritte, sind eher kontinuierliche Verfahren und vermeiden darüber hinaus die Probleme mit der Gleichmässigkeit, dem Entgasen und der bestmöglichen Steuerung, die für die Metallisierungsverfahren erforderlich sind, die zur Herstellung des metallisierten PET verwendet werden.In another embodiment, a printing process is used to create a microwave interactive coating on paper or board, thereby providing increased flexibility in applying the coating to a substrate. Patterns can be created in the coating and they can be applied using conventional printing techniques to precisely lay the coating on the substrate. In addition, different layer thicknesses can be applied simultaneously where foods requiring different heating levels require, in the same carton or container. Printing processes require fewer steps, are more continuous processes and also avoid the problems of uniformity, outgassing and best possible control required for the metallization processes used to produce the metallized PET.

Die Dispersionen für die extrudierten, formgepressten oder gegossenen Folien können nicht nur als Flecken verwendet werden, die auf andere Verpackungen wie einem Träger aus Papier oder Karton aufgebracht werden, sondem können auch zu Flächengebilden geformt werden und zu Tellern oder Bechern wärmeverformt werden, welche mit Mikrowellen wechselwirkend und temperaturbegrenzend sind. Wärmegeformte Teller können mit Hilfe von herkömmlichen Vakuumformpressverfahren hergestellt werden.The dispersions for the extruded, molded or cast films can be used not only as patches applied to other packaging such as a paper or cardboard carrier, but can also be formed into sheets and thermoformed into plates or cups which are microwave-interactive and temperature-limiting. Thermoformed plates can be made using conventional vacuum molding processes.

Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können auch als Spritzgussverbindungen zur Verwendung in Spritzgussverfahren formuliert werden, die im Fach gut bekannt sind.The compositions of the present invention can also be formulated as injection molding compounds for use in injection molding processes well known in the art.

Die folgenden Beispiele sind veranschaulichend.The following examples are illustrative.

Verschiedene Beschichtungszusammensetzungen wurden hergestellt und für die Anwendung eines selbstbegrenzenden Mikrowellenheizkörpers bewertet, wobei die Ergebnisse einer solchen Bewertung in Fig. 1-14 angegeben sind.Various coating compositions were prepared and evaluated for self-limiting microwave heater application, the results of such evaluation being given in Fig. 1-14.

Beispiel 1example 1

Bezugnehmend auf Fig. 1 wurde ein Polycarbonatharz, hergestellt von der General Electric Co., Lexan PPC 4701, in Methylenchlorid als Lösungsmittel gelöst, um eine 15 gewichtsprozentige Lösung zu bilden. Die sich ergebende Lösung wurde mit Russ vermischt, der von der Cabot Company hergestellt und als Cabot BP160 bezeichnet wurde. Beschichtungszusammensetzungen, welche 30, 35 und 40 Gew.% Russ bezogen auf die Feststoffanteile der Formulierung umfassten, wurden hergestellt und auf einen Papierträger beschichtet mit einem trockenen Beschichtungsgewicht von 4,086 kg/278,7 Quadratmeter (9 lb/3000 Quadratfuss) . Verschiedene Proben der getrockneten Beschichtung wurden in einen herkömmlichen Herd gelegt und auf Temperaturen von 50, 100, 150 und 200ºC erwärmt. Der spezifische Oberflächenwiderstand (ohm/q) wurde bei jeder dieser Temperaturen gemessen und die Ergebnisse wie in Fig. 1 aufgetragen. Es kann unter Bezug auf Fig. 1 gesehen werden, dass der Anstieg des spezifischen Widerstandes sich in einen Abfall der spezifischen Leitfähigkeit (wobei die spezifische Leitfähigkeit den Kehrwert des spezifischen Widerstandes darstellt) mit dem Ansteigen der Temperatur überträgt. Das Ausmass dieser Verlagerung verdeutlicht, dass die Beschichtungszusammensetzungen selbstbegrenzende Beschichtungen sind.Referring to Fig. 1, a polycarbonate resin manufactured by General Electric Co., Lexan PPC 4701, was dissolved in methylene chloride as a solvent to form a 15 weight percent solution. The resulting solution was mixed with carbon black obtained from the Cabot Company and designated Cabot BP160. Coating compositions comprising 30, 35 and 40 weight percent carbon black based on the solids of the formulation were prepared and coated on a paper backing to a dry coating weight of 4.086 kg/278.7 square meters (9 lb/3000 square feet). Various samples of the dried coating were placed in a conventional oven and heated to temperatures of 50, 100, 150 and 200°C. The surface resistivity (ohm/q) was measured at each of these temperatures and the results plotted as in Fig. 1. It can be seen by referring to Fig. 1 that the increase in resistivity translates into a decrease in conductivity (conductivity being the inverse of resistivity) as the temperature increases. The extent of this shift demonstrates that the coating compositions are self-limiting coatings.

Beispiel 2Example 2

Ein Polyvinylidenfluoridpolymer (Kynar ), hergestellt von ATOCHEM North America wurde auf ähnliche Weise in Dimethylformamid als Lösungsmittel gelöst, um eine Lösung zu bilden, die 15 Gew.% Harz umfasste. Diese Lösung wurde mit dem BP 160-Russ mit Verhältnissen der Feststoffanteile von 83/17 und 74/26 Polymer zu Russ gemischt. Diese Beschichtungen wurden auf einen Träger aus Papier mit einem trockenen Beschichtungsgewicht von 1,362 kg/278,7 Quadratmeter (3 lb/3000 Quadratfuss) aufgebracht. Proben des trockenen, beschichteten Papiers wurden dann in einen herkömmlichen Ofen bei Temperaturen von 50, 100, 150 und 200ºC erwärmt, und der spezifische Widerstand (ohm/q) wurde bei jeder dieser Temperaturen gemessen. Die Ergebnisse dieser Bewertungen wurden, wie in Fig. 2 dargestellt, aufgetragen, was nochmals veranschaulicht, dass die Veränderung des spezifischen Widerstandes bei ansteigender Temperatur einen Abfall der spezifischen Leitfähigkeit bedeutet und zeigt die Eignung dieser Beschichtungen als selbstbegrenzende Mikrowellenheizkörper.A polyvinylidene fluoride polymer (Kynar ) manufactured by ATOCHEM North America was similarly dissolved in dimethylformamide solvent to form a solution comprising 15 wt.% resin. This solution was mixed with the BP 160 carbon black at solids ratios of 83/17 and 74/26 polymer to carbon black. These coatings were applied to a paper backing at a dry coating weight of 1.362 kg/278.7 square meters (3 lb/3000 square feet). Samples of the dry coated paper were then heated in a conventional oven at temperatures of 50, 100, 150 and 200ºC and the resistivity (ohm/q) was measured at each of these temperatures. The results of these evaluations were applied as shown in Fig. 2, which again illustrates that the change in resistivity with increasing temperature means a decrease in conductivity and shows the suitability of these coatings as self-limiting microwave heaters.

Beispiel 3Example 3

Eine Beschichtung aus Hochtemperaturpolycarbonat (Lexan PPC 4701) und Russ (BP-160), die eine 40 gewichtsprozentige Pigmentbeladung aufwies und gemäss Beispiel 1 hergestellt wurde und bewertet wurde, wie in Fig. 1 dargestellt, wurde weitergehend geprüft durch quergerichtetes Einsetzen der Probe in einen mit Messgeräten bestückten S-Band-Wellenleiter, der bei 2,45 GHz mit einem Gerling Hochleistungsmikrowellensender bei Leistungsstufen von 139, 319 und 385 Watt betrieben wurde. Messungen der Leistungsbruchteile, durchgelassen, zurückgeworfen und aufgenommen, gegen die Zeit, und Temperatur gegen Zeit wurden durchgeführt und aufgetragen, wie in Fig. 3, 4 und 5 dargestellt, aus denen ersichtlich ist, dass die Probe bis auf eine Temperatur von etwa 176,6ºC (35º0F) innerhalb von etwa 10 Sekunden kam und diese Temperatur für eine Zeitspanne von etwa 60 Sekunden gehalten hat. Der Prozentanteil der aufgenommenen Mikrowellenenergie nahm ab, als die Leistung erhöht wurde, was schlüssig zeigt, dass die Beschichtungszusammensetzung tatsächlich "selbstbegrenzend" ist.A coating of high temperature polycarbonate (Lexan PPC 4701) and carbon black (BP-160) having a 40 weight percent pigment loading prepared according to Example 1 and evaluated as shown in Figure 1 was further tested by transversely inserting the sample into an instrumented S-band waveguide operating at 2.45 GHz with a Gerling high power microwave transmitter at power levels of 139, 319, and 385 watts. Measurements of the fractional power, transmitted, reflected and absorbed, versus time, and temperature versus time were made and plotted as shown in Figures 3, 4 and 5, from which it can be seen that the sample reached a temperature of about 176.6ºC (35ºF) within about 10 seconds and maintained that temperature for a period of about 60 seconds. The percentage of microwave energy absorbed decreased as the power was increased, conclusively demonstrating that the coating composition is indeed "self-limiting".

Beispiel 4Example 4

Mikrowellensäckchen für Popcorn wurden durch Laminieren von Papierflecken mit Klebstoff zu vorgeformten Säckchen ohne Heizkörper hergestellt, wobei diese mit 3,17-4,08 kg/278,7 Quadratmeter (7-9 lb./3.000 sq. ft.) der Beschichtung von Beispiel 3 beschichtet wurden. Die Grösse und die Lage dieser Flecken waren gleich der metallisierten Folie in den Vergleichssäckchen, welche herkömmliche Popcornsäckchen für Mikrowelle sind.Microwave popcorn bags were made by laminating paper patches with adhesive to form preformed bags without heating elements, which were filled with 3.17-4.08 kg/278.7 square meters (7-9 lb./3,000 sq. ft.) of the coating of Example 3. The size and location of these spots were similar to the metallized film in the control bags, which are conventional microwave popcorn bags.

Die Vergleichs- und Prüfsäckchen wurden mit einer Standardfüllung Popcorn, Öl und Salz gefüllt. Diese Säckchen wurden in einem Litton-Mikrowellenherd mit einer Leistungsstufe von 600 Watt und einer Frequenz von 2,45 GHz 200 Sek. lang erhitzt. Das Temperaturverhalten, das Volumen der aufgegangenen Körner und die Zahl der nicht aufgegangenen Körner in den Prüfsäckchen war ein wenig besser als in den Vergleichssäckchen, was folglich die ausgezeichnete Leistung dieser selbstbegrenzenden Mikrowellenheizkörper zeigt.The control and test bags were filled with a standard filling of popcorn, oil and salt. These bags were heated in a Litton microwave oven at a power level of 600 watts and a frequency of 2.45 GHz for 200 seconds. The temperature response, the volume of popped kernels and the number of non-popped kernels in the test bags were slightly better than in the control bags, thus demonstrating the excellent performance of these self-limiting microwave heaters.

Beispiel 5Example 5

Eine handelsübliche, vorverpackte Pizza wurde mit einem der selbstbegrenzenden Mikrowellenheizkörper der vorliegenden Erfindung bewertet. Die Pizza befindet sich zum Verkauf auf einem Papierteller mit einer metallisierten, auf Mikrowellen ansprechenden Folie. Diese metallisierte Folie wurde durch Papier ersetzt, das mit 4,086-5,44 kg/278,7 Quadratmeter (9-12 lb/3000 sq. ft.) der Beschichtung von Beispiel 3 beschichtet wurde, und die Pizza wurde auf den Teller mit der Papierbeschichtung gelegt und in einen Litton-Mikrowellenherd bei 600 Watt und einer Frequenz von 2,45 GHz 320 Sekunden lang erhitzt. Einigermassen zufriedenstellende Bräunung und Röstung der Pizzakruste wurden erhalten.A commercially available prepackaged pizza was evaluated with one of the self-limiting microwave heaters of the present invention. The pizza is placed on a paper plate with a metallized microwave responsive foil for sale. This metallized foil was replaced with paper coated with 4.086-5.44 kg/278.7 square meters (9-12 lb/3000 sq. ft.) of the coating of Example 3 and the pizza was placed on the plate with the paper coating and heated in a Litton microwave oven at 600 watts and a frequency of 2.45 GHz for 320 seconds. Reasonably satisfactory browning and toasting of the pizza crust was obtained.

Beispiel 6a - 6fExample 6a - 6f

Ein Polycarbonatharz (12 g Lexan PPC 4701, ein Polyphtalat/Carbonat-Harz von GE Plastics) wird in 108 g Methylenchlorid gelöst. Dazu wurden 8 g Russ (BlackA polycarbonate resin (12 g Lexan PPC 4701, a polyphthalate/carbonate resin from GE Plastics) is dissolved in 108 g methylene chloride. 8 g carbon black (Black

Pearls 160 von Special Blacks Division der Cabot Corp.) und 5 g Methylenchlorid gegeben. Diese Mischung (ein 60/40-Verschnitt aus Harz und Russ mit einem Gesamtfeststoffgehalt von 15%) wurde gerührt, bis der Russ vollkommen benetzt war. Dann wurden 175 g Stahlspäne zugegeben und die Mischung rasch gerührt bis der Russ gleichmässig dispergiert war (Durchgang bei Nr. 7 in der Hageman-Messeinrichtung für die Vermahlung).Pearls 160 from Special Blacks Division of Cabot Corp.) and 5 g of methylene chloride. This mixture (a 60/40 blend of resin and carbon black with a total solids content of 15%) was stirred until the carbon black was completely wetted. Then 175 g of steel chips were added and the mixture was stirred rapidly until the carbon black was evenly dispersed (pass at #7 on the Hageman milling gauge).

Die Beschichtung wurde auf Papierträger mit einem Bird- Folienauftragegerät aufgebracht und an der Luft trocknen gelassen.The coating was applied to paper supports using a Bird film applicator and allowed to air dry.

Die Werte für den spezifischen Widerstand gegen die Zeit wurden dadurch erhalten, dass ein ein Zoll breiter Streifen des beschichteten Papiers in einen Ofen mit Fremdbelüftung gelegt wurde. Die Elektroden eines Digital-Volt/Amperemeters wurden mit leitfähigen Streifen (Electrodag 46155 von Acheson Colloids Co.), die über diese Streifen in einem Abstand von einem Zoll aufgemalt wurden, verbunden und Ablesungen bei den gewünschten Temperaturen gemacht.The resistivity versus time values were obtained by placing a one-inch wide strip of the coated paper in a forced-ventilation oven. The electrodes of a digital volt/ammeter were connected to conductive strips (Electrodag 46155 from Acheson Colloids Co.) painted across these strips at one-inch intervals and readings taken at the desired temperatures.

Durch Verwendung des obigen allgemeinen Arbeitsganges und durch Einstellen der Verhältnisse, wie es notwendig war, wurden Beschichtungen mit den Russen hergestellt, die in Tabelle 3 gezeigt sind. In allen Fällen wurde Lexan PPC 4701 als Binder verwendet.Using the general procedure above and adjusting the ratios as necessary, coatings were prepared with the carbon blacks shown in Table 3. In all cases, Lexan PPC 4701 was used as the binder.

Die Änderung des spezifischen Widerstandes mit der Temperatur für diese Beschichtungen bei 4,54 kg/278,75 Quadratmeter (10 lb/3000 sq. ft.) sorgt für einen guten Vergleich des selbstbegrenzenden Vermögens dieser Formulierungen. Fig. 6 zeigt diese Beziehung für das Beispiel 6a.The variation in resistivity with temperature for these coatings at 4.54 kg/278.75 square meters (10 lb/3000 sq. ft.) provides a good comparison of the self-limiting capabilities of these formulations. Figure 6 shows this relationship for Example 6a.

Diese Werte deuten an, dass durch Verwendung dieses be sonderen Polycarbonatharzes mit Russen der in Tabelle 3, Beispiele 6a - 6e gezeigten Sorten Beschichtungen erhalten wurden, welche sowohl die spezifische Leitfähigkeit auf der gewünschten Höhe (folglich das gewünschte Ausmass der Mikrowellenabsorption für rasches Erwärmen) und einen ausreichenden Verlust der spezifischen Oberflächenleitfähigkeit (1/spezifischer Oberflächenwiderstand) bei einer gewünschten Temperatur im Bereich von 100ºC bis 250ºC aufwiesen, um die wesentlichen, selbstbegrenzenden kennzeichnenden Eigenschaften dieser mit Mikrowellen wechselwirkenden Beschichtungen zu schaffen.These values indicate that by using this be special polycarbonate resin with carbon blacks of the types shown in Table 3, Examples 6a - 6e, coatings were obtained which had both the specific conductivity at the desired level (hence the desired degree of microwave absorption for rapid heating) and a sufficient loss of surface conductivity (1/surface resistivity) at a desired temperature in the range of 100ºC to 250ºC to provide the essential self-limiting characteristics of these microwave interactive coatings.

Unter den selben Bedingungen lieferten die in Figur 7-9, Beispiele 6f - 6h (gezeigt bei 4,54 kg/278,7 Quadratmeter) (gezeigt bei 10 lb/3000 sq. ft.) gezeigten Russsorten entweder nicht die gewünschte Höhe der spezifischen Leitfähigkeit und/oder das gewünschte Ausmass des Verlustes der Leitfähigkeit init der Temperatur, um ein selbstbegrenzendes Verhalten zu schaffen.Under the same conditions, the carbon blacks shown in Figures 7-9, Examples 6f - 6h (shown at 4.54 kg/278.7 sq. meters) (shown at 10 lb/3000 sq. ft.) did not provide either the desired level of specific conductivity and/or the desired amount of loss of conductivity with temperature to provide self-limiting behavior.

Um zu bestätigen, dass diese Beschichtungen tatsächlich sowohl rasche Erwärmung als auch selbstbegrenzendes Verhalten liefern, wenn sie Mikrowellen ausgesetzt werden, wurden Proben dieser Beschichtungen mit 4,54 kg/278,7 Quadratmeter (mit 10 lb/3000 sq. ft.) im Grundmesssystem mit der Gerling-Energiezufuhr bewertet. Die primären Bestandteile dieses Systems sind ein Mikrowellensender mit 1,5 kW, der mit 2,45 GHz ± 50 MHz arbeitet, eine veränderliche Steuereinheit, ein Probenhalter/-geber, ein S-Band-Wellenleiter, drei Leistungsmessgeräte mit gerichteten Koplern, eine Luxtron fluorooptische Temperaturmessausrüstung und ein Computer. Dieses System kann den Anteil der zurückgeworfenen Energie, den Anteil der durchgelassenen Energie messen und den Anteil der aufgenommenen Energie als Funktion der Zeit der Mikrowellenanwendung berechnen.To confirm that these coatings do indeed provide both rapid heating and self-limiting behavior when exposed to microwaves, samples of these coatings were evaluated at 4.54 kg/278.7 square meters (10 lb/3000 sq. ft.) in the basic measurement system with the Gerling energy input. The primary components of this system are a 1.5 kW microwave transmitter operating at 2.45 GHz ± 50 MHz, a variable controller, a sample holder/transmitter, an S-band waveguide, three power meters with directional couplers, Luxtron fluoro-optic temperature measurement equipment, and a computer. This system can measure the fraction of energy reflected, the fraction of energy transmitted, and calculate the fraction of energy absorbed as a function of the time of microwave application.

Die Prüfergebnisse, die von dem Gerling-System bei der Bewertung einer 60/40-Beschichtung aus Lexan PPC 4701/Black Pearls 160 von Beispiel 6a erhälten wurden, zeigen, dass bei Erhöhung der Stufe der einfallenden Leistung von 139 Watt auf 319 Watt und letztlich auf 385 Watt, Fig. 3, 4 und 5, die Geschwindigkeit der Temperaturerhöhung leicht ansteigt, und der Prozentanteil des aufgenommenen Leistungsanteiles sinkt; die Steuertemperatur jedoch bleibt im wesentlichen konstant. Diese Ergebnisse sind kennzeichnend für jene Formulierungen, welche die gewünschte rasche Temperaturerwärmung und selbstbegrenzende Steuerung liefern.The test results obtained from the Gerling system evaluating a 60/40 Lexan PPC 4701/Black Pearls 160 coating of Example 6a show that as the incident power level is increased from 139 watts to 319 watts and finally to 385 watts, Figs. 3, 4 and 5, the rate of temperature rise increases slightly and the percentage of power input decreases; however, the control temperature remains essentially constant. These results are indicative of those formulations that provide the desired rapid temperature warm-up and self-limiting control.

Die Figuren 10 und 11 zeigen die Testergebnisse, die vom Gerling-System bei der Bewertung einer 75/25- Beschichtung aus Lexan PPC 4701/Vulcan XC72 erhalten wurden Auf der Stufe der einfallenden Leistung von nur 135 Watt zeigte sich die Beschichtung selbstbegrenzend, da der Abfall der Absorption (welcher einem Absinken der spezifischen Leitfähigkeit entspricht) geeignet war, die durchschnittliche Temperatur bei annähernd 176,66ºC (350ºF) zu halten. Als die Stufe der einfallenden Leistung jedoch auf 291 Watt (Figur 11) erhöht wurde, war die Verschiebung der Leistungsaufnahme nicht ausreichend, den Temperaturanstieg zu steuern, was zu einem Durchbrennen und zur Entzündung der Probe führte. Diese Ergebnisse sind kennzeichnend für jene Formulierungen, die nicht eine geeignete Verschiebung in der spezifischen Leitfähigkeit liefern, um die gewünschte selbstbegrenzende Steuerung zu schaffen. TABELLE 3 Figures 10 and 11 show the test results obtained by the Gerling system evaluating a 75/25 Lexan PPC 4701/Vulcan XC72 coating. At the incident power level of only 135 watts, the coating was self-limiting because the drop in absorption (which corresponds to a drop in specific conductivity) was sufficient to maintain the average temperature at approximately 176.66ºC (350ºF). However, when the incident power level was increased to 291 watts (Figure 11), the shift in power input was not sufficient to control the temperature rise, resulting in burnout and ignition of the sample. These results are indicative of those formulations that do not provide an adequate shift in specific conductivity to provide the desired self-limiting control. TABLE 3

¹ Von der Special Blacks Division der Cabot Corp. bezogen.¹ Sourced from the Special Blacks Division of Cabot Corp.

² Von Huber Engineered Carbons bezogen.² Sourced from Huber Engineered Carbons.

Beispiel 7Example 7

Dem allgemeinen Arbeitsgang folgend, der in Beispiel 6 umrissen wurde, wurden alle Polycarbonatharze aus der in Tabelle 4 gezeigten Reihe mit Russ, Black Pearls 160 von Cabot, mit einem 60/40- und/oder 70/30-Verhältnis Harz zu Russ formuliert. Der selbstbegrenzeride Temperaturbereich, der sich in dem Gerling-System zeigte, mit jedem der Harze ist in Tabelle 4 gezeigt.Following the general procedure outlined in Example 6, all polycarbonate resins from the series shown in Table 4 were formulated with carbon black, Black Pearls 160 from Cabot, at a 60/40 and/or 70/30 resin to carbon black ratio. The self-limiting temperature range exhibited in the Gerling system with each of the resins is shown in Table 4.

Im allgemeinen war das Verhalten aller dieser Polycarbonatharze ziemlich günstig in dieser Anwendung. Jedoch gab es bemerkenswerte Unterschiede. Die Allzweckpolycarbonate mit geringerem Vicat-Erweichungspunkten von etwa 151,66ºC (305ºF) bis etwa 157,22ºC (315ºF) ergaben niedrigere selbstbegrenzende Temperaturen, während die sogenannten Tyhochtemperaturtl-Sorten, mit höheren Vicat- Erweichungspunkten von etwa 160ºC (320ºF) bis etwa 204,40ºC (400ºF) hohe selbstbegrenzende Temperaturen ergaben.In general, the performance of all of these polycarbonate resins was quite favorable in this application. However, there were notable differences. The general purpose polycarbonates with lower Vicat softening points of about 151.66ºC (305ºF) to about 157.22ºC (315ºF) gave lower self-limiting temperatures, while the so-called high temperature grades, with higher Vicat softening points of about 160ºC (320ºF) to about 204.40ºC (400ºF) high self-limiting temperatures resulted.

Der Vorteil besteht darin, dass innerhalb der Polycarbonatharze alleine, ein breiter Bereich an kennzeichnenden Leistungsmerkmalen vorliegt, der dazu benützt werden kann, die Heizkörperleistung mit den Erfordernissen der jeweiligen Verpackungsanwendung abzustimmen. TABELLE 4 The advantage is that within the polycarbonate resins alone, there is a wide range of performance characteristics that can be used to match the heater performance to the requirements of the particular packaging application. TABLE 4

¹ GE Plastics¹ GE Plastics

² Plastics Group, Dow Chemical Co.² Plastics Group, Dow Chemical Co.

³ Polymers Div., Miles Inc.³ Polymers Div., Miles Inc.

Beispiel 8Example 8

13,5 g eines Methylpenten-Copoloymers (DX820 von Mitsui Petrochemicals, Ltd.) wurde in 127,5 g heissem Cyclohexan gelöst. Während die Mischung heiss gehalten wurde, wurden 9 g Russ (Black Pearls 160 von der Special Blacks Division der Cabot Corp.), 250 g Stahlspäne und 30 g Cyclohexan zugegeben. Das Mischen wurde fortgesetzt bis der Russ gleichmässig dispergiert war (Durchgang Nr. 7 in der Hageman-Messeinrichtung) . Die Beschichtung wurde auf einem Papierträger mit einem Bird-Folienauftragegerät aufgebracht und sofort mit einer Heissluftpistole getrocknet. Die sich ergebenden Beschichtungen betrugen annähernd 2,95 kg/278,7 Quadratmeter (6,5 lb/3000 sq. ft.) der 60/40-Formulierung aus Methylpenten-Copolymer/Russ.13.5 g of a methylpentene copolymer (DX820 from Mitsui Petrochemicals, Ltd.) was dissolved in 127.5 g of hot cyclohexane. While keeping the mixture hot, 9 g of carbon black (Black Pearls 160 from the Special Blacks Division of Cabot Corp.), 250 g of steel chips and 30 g of cyclohexane were added. Mixing was continued until the carbon black was evenly dispersed (pass number 7 on the Hageman gauge). The coating was applied to a paper backing with a Bird film applicator and immediately dried with a heat gun. The resulting coatings were approximately 2.95 kg/278.7 square meters (6.5 lb/3000 sq. ft.) of the 60/40 methylpentene copolymer/carbon black formulation.

Unter Verwendung ähnlicher Bedingungen wurde auch eine Formulierung im Verhältnis 65/35 hergestellt und auf Papier aufgebracht.Using similar conditions, a 65/35 formulation was also prepared and applied to paper.

Der spezifische Widerstand gegen das Ansprechen der Temperatur der Proben von diesen Beschichtungen sind in Figur 12 gezeigt (2,95 kg/278,7 Quadratmeter) (bei 6,5 lb/3000 sq. ft.) . Die Überprüfung der Proben von diesen Beschichtungen in dem Gerling-System, welche in Beispiel 6 beschrieben ist, zeigt, dass die selbstbegrenzende Temperatur dieser Formulierungen bei annähernd 193,3 bis 215,5ºC (380 - 420ºF) liegt.The resistivity to temperature response of samples of these coatings is shown in Figure 12 (2.95 kg/278.7 square meters) (at 6.5 lb/3000 sq. ft.). Testing of samples of these coatings in the Gerling system described in Example 6 shows that the self-limiting temperature of these formulations is approximately 193.3 to 215.5ºC (380 - 420ºF).

Ein 70/30-Verschnitt dieses Methylpenten-Copolymers und Russ der Sorte Black Pearls 160 wurde durch dreimaliges Durchdrücken der Mischung durch einen Doppelschnekkenextruder hergestellt, um einen gleichförmigen Verschnitt zu erhalten. Die Kügelchen aus der sich ergebenden Mischung wurden in 4 x 4 Blätter (0,127 mm und 0,228 mm) (5 mil und 9 mil dick) mit einer geheizten Plattenpresse gepresst. Der spezifische Widerstand gegen das Ansprechen der Temperatur dieser Blätter war ziemlich vergleichbar mit den oben beschriebenen Beschichtungen auf Papier.A 70/30 blend of this methylpentene copolymer and Black Pearls 160 carbon black was prepared by forcing the blend three times through a twin-screw extruder to obtain a uniform blend. The beads from the resulting blend were pressed into 4 x 4 sheets (0.127 mm and 0.228 mm) (5 mil and 9 mil thick) using a heated platen press. The resistivity to temperature response of these sheets was quite comparable to the coatings on paper described above.

Beispiel 9Example 9

Zu 9,75 g eines Celluloseacetat/Propionat-Harzes (Tenite Propionate 377E von Eastman Chemical Co.), gelöst in 55,25 g Methylethylketon, wurden 5,25 g Russ (Black Pearls 160 von der Special Blacks Division der Cabotcorp.), 29,75 g Methylethylketon und 150 g Stahlspäne zugegeben. Diese Mischung wurde rasch gerührt, bis der Russ gut dispergiert war (etwa 45 min. Durchgang Nr. 7 in der Hageman-Messeinrichtung) . Diese 65/35-Beschichtungsformulierung Harz zu Russ wurde auf einen Papierträger mit dem Bird-Folienauftragegerät aufgebracht, wie in Beispiel 6 beschrieben.To 9.75 g of a cellulose acetate/propionate resin (Tenite Propionate 377E from Eastman Chemical Co.) dissolved in 55.25 g of methyl ethyl ketone, 5.25 g of carbon black (Black Pearls 160 from the Special Blacks Division of Cabotcorp.), 29.75 g of methyl ethyl ketone and 150 g of steel chips were added. This mixture was rapidly stirred until the carbon black was well dispersed (about 45 min., run #7 on the Hageman gauge). This 65/35 resin to carbon black coating formulation was applied to a paper backing using the Bird film applicator as described in Example 6.

Einem ähnlichen Arbeitsgang folgend wurde auch eine Beschichtung hergestellt, die ein 40/60-Verhältnis Harz zu Russ der selben Materialien enthielt.Following a similar procedure, a coating was also prepared containing a 40/60 ratio of resin to carbon black of the same materials.

Der spezifische Widerstand gegen das Ansprechen der Temperatur der Proben von diesen Beschichtungen bei 4,08 kg/278,7 Quadratmeter (9 lb/3000 sq. ft.) ist in Figur 13 gezeigt. Diese Werte zeigen, dass eine 65/35- Formulierung selbstbegrenzend sein würde.The resistivity to temperature response of samples of these coatings at 4.08 kg/278.7 square meters (9 lb/3000 sq. ft.) is shown in Figure 13. These values indicate that a 65/35 formulation would be self-limiting.

Beispiel 10Example 10

Zu 8 g eines Polycarbonatharzes (Lexan PPC 4701, ein Polyphtalat/carbonat-Harz von GE Plastics), gelöst in 72 g Methylenchlorid, wurden 8 g Russ (Black Pearls 160 von der Special Blacks Division der Cabot Corp.), 30 g Methylenchlorid und 175 g Stahlspäne zugegeben. Diese Mischung wurde mit hoher Geschwindigkeit gerührt bis der Russ gleichmässig dispergiert war (etwa 45 min. Durchgang Nr. 7 in der Hageman-Messeinrichtung) . Dazu wurden 4 g Feststoff Aluminiumplättchen (Stapa CVIII- Paste von Obron Corp., welche vorher zu 40% Feststoffanteil in einer 1:9 Isopropylalkohol/Ethylacetat- Mischung dispergiert worden ist) gegeben und behutsam eingerührt. Die sich ergebende Formulierung mit Feststoffanteilen von 40% Polycarbonatharz, 20% Aluminiumplättchen und 40% Russ wurde auf einen Papierträger mit Bird-Folienauftragegeräten aufgetragen.To 8 g of a polycarbonate resin (Lexan PPC 4701, a polyphthalate/carbonate resin from GE Plastics) dissolved in 72 g of methylene chloride were added 8 g of carbon black (Black Pearls 160 from the Special Blacks Division of Cabot Corp.), 30 g of methylene chloride and 175 g of steel chips. This mixture was stirred at high speed until the carbon black was evenly dispersed (about 45 minutes, run number 7 in the Hageman measuring device). To this was added 4 g of solid aluminum flakes (Stapa CVIII paste from Obron Corp., which had previously been dispersed to 40% solids in a 1:9 isopropyl alcohol/ethyl acetate mixture) and gently stirred. The resulting formulation with solids contents of 40% polycarbonate resin, 20% aluminum flakes and 40% carbon black was applied to a paper carrier using Bird film applicators.

Einem ähnlichen Arbeitsgang mit den selben Bestandteilen folgend, wurden Beschichtungen hergestellt, die zu 60% aus Polycarbonatharz, 10% Aluminiumplättchen und zu 30% aus Russ bestanden.Following a similar procedure with the same ingredients, coatings were produced that consisted of 60% polycarbonate resin, 10% aluminum flakes and 30% carbon black.

Der spezifische Widerstand gegen das Ansprechen der Temperatur der Proben dieser Beschichtungen mit 4,54 kg/278,7 Quadratmeter (10 lb/3000 sq. ft.) wird in Figur 14 gezeigt. Wenn diese Werte mit den selben Harzund Russformulierungen ohne Aluminiumplättchen (Figur 6) verglichen werden, zeigen sie, dass die Aluminiumplättchen nur eine sehr geringe Menge zur gesamten spezifischen Leitfähigkeit der Beschichtungen verglichen mit den Beiträgen schaffen, die durch Russ geliefert werden. Es ist auch offensichtlich, dass für den Fall, dass die Beschichtungen bei gleichem spezifischen Anfangswiderstand verglichen werden, das Ausmass des Sprungs in der spezifischen Leitfähigkeit mit der Temperatur in jenen Formulierungen, die Aluminium enthalten, vermindert ist.The resistivity versus temperature response of samples of these coatings at 4.54 kg/278.7 square meters (10 lb/3000 sq. ft.) is shown in Figure 14. When these values are compared to the same resin and carbon black formulations without aluminum flakes (Figure 6), they show that the aluminum flakes provide only a very small amount to the total conductivity of the coatings compared to the contributions provided by carbon black. It is also evident that when the coatings are compared at the same initial resistivity, the magnitude of the jump in conductivity with temperature is reduced in those formulations containing aluminum.

Die mit dem Gerling-Prüfsystem erhaltenen Werte bestätigten gewöhnlich die obigen Ergebnisse und zeigten, dass das Aluminiumplättchen hauptsächlich eher als ein "dielektrischer" Bestandteil denn als "leitfähiger" Bestandteil in diesen Beschichtungen wirkt.The values obtained with the Gerling test system generally confirmed the above results and showed that the aluminum flake acts primarily as a "dielectric" component rather than a "conductive" component in these coatings.

Diese Ergebnisse zeigen, dass geringe Gehalte an Metallplättchen wie Aluminium in diesen Beschichtungen geduldet werden können, diese aber keinen nennenswerten positiven Beitrag leisten.These results show that low levels of metal flakes such as aluminium can be tolerated in these coatings, but that they do not make a significant positive contribution.

Claims (29)

1. Selbstbegrenzende Dispersion eines leitfähigen Materials in einem Binder, wobei das leitfähige Material im wesentlichen aus einem Kohlenstoffmaterial besteht, dessen Struktur so ausgewählt ist, dass eine Perkolationsgrenze erreicht wird, wenn das Material in dem Binder mit einem Anteil von 10 Gew.-% bis 45 Gew.-% dispergiert ist, wobei der Binder ein thermoplastisches Material umfasst, welches so ausgewählt ist, dass es bei einer Temperatur von ungefähr 148,8ºC (300ºF) bis ungefähr 248,8ºC (480ºF) einen Phasenübergang 1.Ordnung oder einen Phasenübergang 2.Ordnung durchläuft, und die Dispersion nahe der Perkolationsgrenze ist, so dass ihre elektrische Leitfähigkeit wenigstens um 1,5 Grössenordnungen abfällt, wenn sie sich oberhalb der Phasenübergangstemperatur des Binders befindet, und wobei das leitfähige Material in Kombination mit dem Binder einen Oberflächenwiderstand aufweist, welcher bei Zimmertemperatur zwischen 25 Ohm pro Quadrat und 100.000 Ohm pro Quadrat liegt.1. A self-limiting dispersion of a conductive material in a binder, the conductive material consisting essentially of a carbon material whose structure is selected such that a percolation limit is reached when the material is dispersed in the binder in an amount of from 10% to 45% by weight, the binder comprising a thermoplastic material selected to undergo a first order phase transition or a second order phase transition at a temperature of from about 148.8°C (300°F) to about 248.8°C (480°F), and the dispersion is near the percolation limit such that its electrical conductivity drops by at least 1.5 orders of magnitude when it is above the phase transition temperature of the binder, and the conductive material in combination with the binder has a Surface resistance which at room temperature is between 25 ohms per square and 100,000 ohms per square. 2. Dispersion nach Anspruch 1, wobei das leitfähige Material im wesentlichen aus Russ oder Graphit besteht mit einer Stickstoff-Oberfläche von ungefähr 5 bis ungefähr 160 m²/g, einer DBP-Absorptionszahl von ungefähr 30 bis ungefähr 150 cc/100 um, und mit einem mittleren Teilchendurchmesser von ungefähr 15 bis ungefähr 100 nm, und wobei der Binder ein thermoplastische Material umfasst, welches so ausgewählt ist, dass es einen Phasenübergang 1.Ordnung oder einen Phasenübergang 2.Ordnung bei einer Temperatur von ungefähr 148,8ºC (300ºF) bis ungefähr 248,8ºC (480ºF) durchläuft, wenn es einer Mikrowellenstrahlung ausgesetzt wird.2. The dispersion of claim 1, wherein the conductive material consists essentially of carbon black or graphite having a nitrogen surface area of about 5 to about 160 m²/g, a DBP absorption number of about 30 to about 150 cc/100 µm, and an average particle diameter of about 15 to about 100 nm, and wherein the binder comprises a thermoplastic material selected to undergo a first order phase transition or a second order phase transition at a temperature of about 148.8°C (300°F) to about 248.8°C (480°F) when exposed to microwave radiation. 3. Dispersion nach Anspruch 2, wobei der Binder im wesentlichen aus einem Polykarbonat, einem Methylpentencopoly3. Dispersion according to claim 2, wherein the binder consists essentially of a polycarbonate, a methylpentene copoly mer, einem Polyvinylalcohol oder einem Zelluloseester besteht.mer, a polyvinyl alcohol or a cellulose ester. 4. Dispersion nach Anspruch 3, wobei der selbstbegrenzende Temperaturbereich zwischen ungefähr 148,800 (300ºF) und ungefähr 232,200 (450ºF) liegt.4. The dispersion of claim 3, wherein the self-limiting temperature range is between about 148,800 (300°F) and about 232,200 (450°F). 5. Dispersion nach Anspruch 3, wobei der selbstbegrenzende Temperaturbereich zwischen ungefähr 176,600 (350ºF) und ungefähr 204,400 (400ºF) liegt.5. The dispersion of claim 3, wherein the self-limiting temperature range is between about 176,600 (350°F) and about 204,400 (400°F). 6. Dispersion nach Anspruch 3, wobei das leitfähige Material im wesentlichen aus Russ besteht.6. Dispersion according to claim 3, wherein the conductive material consists essentially of carbon black. 7. Dispersion nach Anspruch 6, wobei das Polykarbonat im wesentlichen aus Polyphtalatkarbonat besteht.7. Dispersion according to claim 6, wherein the polycarbonate consists essentially of polyphthalate carbonate. 8. Dispersion nach Anspruch 6, wobei der Binder ein Polykarbonat ist mit einem Vicat-Erweichungspunkt von ungefähr 151,600 (305ºF) bis ungefähr 157,200 (315ºF), und wobei der Mikrowellenheizer einen selbstbegrenzenden Temperaturbereich von ungefähr 148,800 (300ºF) bis ungefähr 176,600 (350ºF) hat.8. The dispersion of claim 6, wherein the binder is a polycarbonate having a Vicat softening point of about 151,600 (305°F) to about 157,200 (315°F), and wherein the microwave heater has a self-limiting temperature range of about 148,800 (300°F) to about 176,600 (350°F). 9. Dispersion nach Anspruch 6, wobei der Binder ein Polykarbonat ist mit einem Vicat-Erweichungspunkt von ungefähr 16000 (320ºF) bis ungefähr 204,400 (400ºF), und wobei der selbstbegrenzende Temperaturbereich von ungefähr 162,700 (325ºF) bis ungefähr 232,200 (450ºF) hat.9. The dispersion of claim 6, wherein the binder is a polycarbonate having a Vicat softening point of about 16,000 (320°F) to about 204,400 (400°F), and wherein the self-limiting temperature range is from about 162,700 (325°F) to about 232,200 (450°F). 10. Dispersion nach Anspruch 3, wobei die Dispersion eine Oberflächenbeschichtungs-Mischung, eine Giess-Mischung, eine Extrudier-Mischung oder eine Lösungsmittel-Gussfilm-Mischung ist.10. Dispersion according to claim 3, wherein the dispersion is a surface coating mixture, a casting mixture, an extrusion mixture or a solvent cast film mixture. 11. Herstellungsartikel, umfassend einen selbstbegrenzenden Mikrowellenheizer, wobei der Heizer einen Film aus der Dispersion gemäss Anspruch 3 umfasst, welcher Film zwischen ungefähr 0,00254 mm (0,1 mils) und ungefähr 0,254 mm (10 nils) dick ist.11. An article of manufacture comprising a self-limiting microwave heater, the heater comprising a film of the dispersion of claim 3, the film being between about 0.00254 mm (0.1 mils) and about 0.254 mm (10 mils) thick. 12. Herstellungsartikel nach Anspruch 11, wobei die Dispersion ein thermoplastischer Festkörper ist, welcher auf auf ein Mikrowellen-durchlässiges Substrat mittels Extrudierbeschichtung aufgebracht ist.12. The article of manufacture of claim 11, wherein the dispersion is a thermoplastic solid applied to a microwave transparent substrate by extrusion coating. 13. Herstellungsartikel nach Anspruch 11, wobei die Dispersion in Form eines thermoplastsichen Films durch Laminieren auf ein Mikrowellen-durchlässiges Substrat aufgebracht ist.13. The article of manufacture of claim 11, wherein the dispersion is applied in the form of a thermoplastic film by lamination to a microwave-transparent substrate. 14. Herstellungsartikel nach Anspruch 11, wobei der Film auf ein Mikrowellen-durchlässiges Substrat mittels Beschichten oder Drucken aufgebracht ist.14. The article of manufacture of claim 11, wherein the film is applied to a microwave transparent substrate by coating or printing. 15. Herstellungsartikel zum Erhitzen von Lebensmitteln mittels Mikrowellenenergie, umfassend eine selbstbegrenzende Dispersion gemäss Anspruch 1 eines leitfähigen Materials in einem Binder.15. An article of manufacture for heating food using microwave energy, comprising a self-limiting dispersion according to claim 1 of a conductive material in a binder. 16. Herstellungsartikel nach Anspruch 15, wobei das leitfähige Material im wesentlichen aus Russ oder Graphit besteht mit einer Stickstoff-Oberfläche von ungefähr 5 bis ungefähr 160 m²/g, einer DBP-Absorptionszahl von ungefähr 30 bis ungefähr 150 cc/100 gm, und mit einem mittleren Teilchendurchmesser von ungefähr 15 bis ungefähr 100 nn, und wobei der Binder ein thermoplastische Material umfasst, welches so ausgewählt ist, dass es einen Phasenübergang 1.Ordnung oder einen Phasenübergang 2.Ordnung bei einer Temperatur von ungefähr 148,8ºC (300ºF) bis ungefähr 248,8ºC (480ºF) durchläuft, wenn es einer Mikrowellenstrahlung ausgesetzt wird.16. The article of manufacture of claim 15, wherein the conductive material consists essentially of carbon black or graphite having a nitrogen surface area of about 5 to about 160 m²/g, a DBP absorption number of about 30 to about 150 cc/100 gm, and an average particle diameter of about 15 to about 100 nn, and wherein the binder comprises a thermoplastic material selected to undergo a first order phase transition or a second order phase transition at a temperature of about 148.8ºC (300ºF) to approximately 248.8ºC (480ºF) when exposed to microwave radiation. 17. Herstellungsartikel nach Anspruch 16, wobei der Binder im wesentlichen aus einem Polykarbonat, einem Methylpentencopolymer, einem Polyvinylalcohol oder einem Zelluloseester besteht.17. The article of manufacture of claim 16, wherein the binder consists essentially of a polycarbonate, a methylpentene copolymer, a polyvinyl alcohol, or a cellulose ester. 18. Herstellungsartikel nach Anspruch 17, wobei der selbstbegrenzende Temperaturbereich zwischen ungefähr 148,8ºC (300ºF) und ungefähr 232,2ºC (450ºF) liegt.18. The article of manufacture of claim 17, wherein the self-limiting temperature range is between about 148.8°C (300°F) and about 232.2°C (450°F). 19. Herstellungsartikel nach Anspruch 17, wobei das leitfähige Material im wesentlichen aus Russ besteht.19. The article of manufacture of claim 17, wherein the conductive material consists essentially of carbon black. 20. Herstellungsartikel nach Anspruch 19, wobei die Dispersion ein Film mit einer Dicke zwischen ungefähr 0,00254 mm (0,1 mils) und ungefähr 0,254 mm (10 mils) ist.20. The article of manufacture of claim 19, wherein the dispersion is a film having a thickness between about 0.00254 mm (0.1 mils) and about 0.254 mm (10 mils). 21. Herstellungsartikel nach Anspruch 20, wobei die Dispersion zusammenwirkt mit einem Mikrowellen-Durchlässigen Substrat.21. The article of manufacture of claim 20, wherein the dispersion cooperates with a microwave-transparent substrate. 22. Herstellungsartikel nach Anspruch 21, wobei die Dispersion ein thermoplastischer Festkörper ist, welcher auf auf ein Mikrowellen-durchlässiges Substrat mittels Extrudierbeschichtung aufgebracht ist.22. The article of manufacture of claim 21, wherein the dispersion is a thermoplastic solid applied to a microwave transparent substrate by extrusion coating. 23. Herstellungsartikel nach Anspruch 21, wobei die Dispersion in Form eines thermoplastsichen Films durch Laminieren auf ein Mikrowellen-durchlässiges Substrat aufgebracht ist.23. The article of manufacture of claim 21, wherein the dispersion is applied in the form of a thermoplastic film by lamination to a microwave-transparent substrate. 24. Herstellungsartikel nach Anspruch 21, wobei der Film auf ein Mikrowellen-durchlässiges Substrat mittels Beschichten oder Drucken aufgebracht ist.24. The article of manufacture of claim 21, wherein the film is applied to a microwave transparent substrate by coating or printing. 25. Herstellungsartikel nach einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei das Substrat Papier, Karton, Thermoplast, Glas oder eine Keramik ist.25. Article of manufacture according to one of claims 21 to 24, wherein the substrate is paper, cardboard, thermoplastic, glass or a ceramic. 26. Herstellungsartikel nach Anspruch 25, wobei die Dispersion in unterschiedlichen Beschichtungsdicken auf das Substrat aufgetragen ist.26. The article of manufacture of claim 25, wherein the dispersion is applied to the substrate in varying coating thicknesses. 27. Verfahren zum Erhitzen von Lebensmitteln, umfassend das Anwenden von Mikrowellenenergie auf einen Herstellungsartikel gemäss Anspruch 16, wobei die Lebensmittel mit dem Herstellungsartikel zusammenwirken, und wobei die Mikrowellenenergie ausreicht, um die Temperatur des Herstellungsartikels von ungefähr 148,8ºC (300ºF) bis ungefähr 248,8ºC (480ºF) zu erhöhen.27. A method of heating food comprising applying microwave energy to an article of manufacture according to claim 16, wherein the food interacts with the article of manufacture, and wherein the microwave energy is sufficient to increase the temperature of the article of manufacture from about 148.8°C (300°F) to about 248.8°C (480°F). 28. Verfahren zum Erhitzen von Lebensmitteln, umfassend das Anwenden von Mikrowellenenergie auf einen Herstellungsartikel gemäss Anspruch 17, wobei die Lebensmittel mit dem Herstellungsartikel zusammenwirken, und wobei die Mikrowellenenergie ausreicht, um die Temperatur des Herstellungsartikels von ungefähr 148,8ºC (300ºF) bis ungefähr 248,8ºC (480ºF) zu erhöhen.28. A method of heating food comprising applying microwave energy to an article of manufacture according to claim 17, wherein the food interacts with the article of manufacture, and wherein the microwave energy is sufficient to increase the temperature of the article of manufacture from about 148.8°C (300°F) to about 248.8°C (480°F). 29. Verfahren zum Erhitzen von Lebensmitteln, umfassend das Anwenden von Mikrowellenenergie auf einen Herstellungsartikel gemäss Anspruch 19, wobei die Lebensmittel mit dem Herstellungsartikel zusammenwirken, und wobei die Mikrowellenenergie ausreicht, um die Temperatur des Herstellungsartikels zu erhöhen.29. A method of heating food comprising applying microwave energy to an article of manufacture according to claim 19, wherein the food interacts with the article of manufacture, and wherein the microwave energy is sufficient to increase the temperature of the article of manufacture.
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Families Citing this family (180)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5412187A (en) * 1994-01-25 1995-05-02 Advanced Deposition Technologies, Inc. Fused microwave conductive structure
GB9501224D0 (en) * 1995-01-21 1995-03-15 Novus Foods Ltd A container
GB9606813D0 (en) 1996-03-30 1996-06-05 Novus Foods Ltd Microwave oven utensils
US5720859A (en) * 1996-06-03 1998-02-24 Raychem Corporation Method of forming an electrode on a substrate
US5770143A (en) * 1996-07-03 1998-06-23 Board Of Trustees Operating Michigan State University Method for liquid thermosetting resin molding using radiofrequency wave heating
DE69841870D1 (en) * 1997-04-10 2010-10-14 Nucon Systems Inc METHOD OF PRODUCING CERAMIC OBJECTS WITH THICK WALLS
US6007902A (en) * 1997-08-19 1999-12-28 International Paper Company Multi-layer structure with heat stable high barrier polymer, method therefor and product therefrom
US5863468A (en) * 1997-10-31 1999-01-26 Raychem Corporation Preparation of calcined ceramic powders
DE19849432A1 (en) * 1998-10-27 2000-06-15 Molekulare Energietechnik Ag V Heating arrangement
EP1253603A4 (en) * 2000-02-01 2006-03-08 Ube Industries Conductive Polymer Composition and PTC Element
US20020161090A1 (en) * 2001-03-13 2002-10-31 Blok Edward J. PTC conductive polymer compositions
US7323669B2 (en) * 2002-02-08 2008-01-29 Graphic Packaging International, Inc. Microwave interactive flexible packaging
EP2181938B1 (en) * 2002-02-08 2015-04-08 Graphic Packaging International, Inc. Insulating microwave interactive packaging material
ES2396314T3 (en) 2002-03-15 2013-02-20 Graphic Packaging International, Inc. Procedure and tool for forming a container that has an injection molding characteristic
KR20050092380A (en) * 2003-01-03 2005-09-21 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 Microwave susceptor packaging material
US20040173607A1 (en) * 2003-01-03 2004-09-09 Blankenbeckler Nicole L. Article containing microwave susceptor material
US6960748B2 (en) * 2003-10-09 2005-11-01 Smurfit-Stone Container Enterprises, Inc. Collapsible microwave popcorn box
US20050142255A1 (en) * 2003-12-31 2005-06-30 Blankenbeckler Nicole L. Method of heating a food
AU2003304706A1 (en) * 2003-12-31 2005-08-03 E.I. Du Pont De Nemours And Company High temperature microwave susceptor structure
US20050148265A1 (en) * 2003-12-31 2005-07-07 Blankenbeckler Nicole L. High temperature microwave susceptor structure
CA2666621C (en) * 2004-02-09 2011-11-01 Graphic Packaging International, Inc. Microwave cooking packages and methods of making thereof
US7060750B2 (en) * 2004-04-28 2006-06-13 Bayer Materialscience Llc Moisture-curable, polyether urethanes and their use in sealant, adhesive and coating compositions
CA2577150C (en) 2004-08-25 2010-02-23 Graphic Packaging International, Inc. Absorbent microwave interactive packaging
US7982168B2 (en) * 2004-08-25 2011-07-19 Graphic Packaging International, Inc. Absorbent microwave interactive packaging
US20060096978A1 (en) * 2004-11-10 2006-05-11 Graphic Packaging International, Inc Insulated packages for microwaveable foods
ATE429390T1 (en) * 2005-01-14 2009-05-15 Graphic Packaging Int Inc PACKAGING FOR BAKING DOUGH-BASED FOODS TO GOLD BROWN AND CRISPY IN A MICROWAVE OVEN
WO2006110685A2 (en) * 2005-04-11 2006-10-19 Graphic Packaging International, Inc. Microwavable food package having an easy-open feature
ES2586441T3 (en) * 2005-04-14 2016-10-14 Graphic Packaging International, Inc. Interactive insulating material with expandable microwave energy lasting
EP2284099B1 (en) 2005-05-25 2012-08-22 Graphic Packaging International, Inc. Microwave packaging for multi-component meals
US20110204046A1 (en) * 2005-05-25 2011-08-25 Middleton Scott W Microwave Heating Construct for Frozen Liquids and Other Items
CA2612088C (en) 2005-06-17 2012-05-15 Graphic Packaging International, Inc. Susceptors capable of balancing stress and effectiveness
US20070184977A1 (en) * 2005-07-29 2007-08-09 Spiller Robert W Microwavable construct with thermally responsive indicator
US7361872B2 (en) 2005-08-16 2008-04-22 Graphic Packaging International, Inc. Variable serving size insulated packaging
CA2622146C (en) 2005-09-12 2010-11-30 Graphic Packaging International, Inc. Elevated microwave heating construct
US7743543B2 (en) * 2005-10-06 2010-06-29 Theodore Karagias Trigger mechanism and a firearm containing the same
US7345262B2 (en) * 2005-11-07 2008-03-18 Graphic Packaging International, Inc. Microwave interactive display package
US7473875B2 (en) 2005-12-08 2009-01-06 Graphic Packaging International, Inc. Microwave food heating package with removable portion
CA2643352C (en) * 2006-03-09 2011-11-01 Graphic Packaging International, Inc. Susceptor with apertured support
EP1993928B1 (en) 2006-03-10 2011-05-11 Graphic Packaging International, Inc. Container with microwave interactive web
US8124201B2 (en) * 2006-03-10 2012-02-28 Graphic Packaging International, Inc. Injection-molded composite construct
US8853601B2 (en) 2006-03-31 2014-10-07 Graphic Packaging International, Inc. Microwavable construct for heating, browning, and crisping rounded food items
WO2007126829A2 (en) * 2006-03-31 2007-11-08 Graphic Packaging International, Inc. Construct for supporting food items
ATE488452T1 (en) 2006-03-31 2010-12-15 Graphic Packaging Int Inc CONTAINER FOR HEATING, CRISPING AND BROWNING ROUND FOODS IN A MICROWAVE OVEN
ES2620317T3 (en) * 2006-04-27 2017-06-28 Graphic Packaging International, Inc. Multidirectional Fuse Susceptor
US8063344B2 (en) 2006-04-27 2011-11-22 Graphic Packaging International, Inc. Microwave energy interactive food package
US9205968B2 (en) 2006-04-27 2015-12-08 Graphic Packaging International, Inc. Multidirectional fuse susceptor
JP4812875B2 (en) 2006-05-12 2011-11-09 グラフィック パッケージング インターナショナル インコーポレイテッド Microwave energy interaction heating sheet
US8803050B2 (en) * 2006-05-15 2014-08-12 Graphic Packaging International, Inc. Microwavable construct with contoured heating surface
US8680448B2 (en) * 2006-05-15 2014-03-25 Graphic Packaging International, Inc. Microwavable construct with contoured heating surface
CA2650442C (en) 2006-05-15 2013-07-09 Graphic Packaging International, Inc. Microwavable construct with contoured heating surface
JP4886031B2 (en) * 2006-05-19 2012-02-29 グラフィック パッケージング インターナショナル インコーポレイテッド Cooking package
WO2007149783A1 (en) * 2006-06-20 2007-12-27 Polyone Corporation Thermally conductive polymer compounds containing zinc sulfide and thermal carbon black
US8753012B2 (en) * 2006-06-29 2014-06-17 Graphic Flexible Packaging, Llc High strength packages and packaging materials
US8826959B2 (en) 2006-06-29 2014-09-09 Graphic Packaging International, Inc. Heat sealing systems and methods, and related articles and materials
CA2653547C (en) * 2006-06-30 2013-04-23 Graphic Packaging International, Inc. Microwave heating package with thermoset coating
US8198571B2 (en) 2006-07-05 2012-06-12 Graphic Packaging International, Inc. Multi-compartment microwave heating package
US8183506B2 (en) 2006-07-27 2012-05-22 Graphic Packaging International, Inc. Microwave heating construct
EP1886926A1 (en) * 2006-08-11 2008-02-13 Graphic Packaging International, Inc. Construct for heating multiple food items in a microwave oven
EP1886936A1 (en) * 2006-08-11 2008-02-13 Graphic Packaging International, Inc. Construct for heating a rounded food item in a microwave oven and blank therefore
EP2506678B1 (en) * 2006-10-16 2017-05-10 Graphic Packaging International, Inc. Elevated microwave heating construct
WO2008049048A2 (en) * 2006-10-18 2008-04-24 Graphic Packaging International, Inc. Tool for forming a three dimensional article or container
WO2008052096A1 (en) * 2006-10-26 2008-05-02 Graphic Packaging International, Inc. Elevated microwave heating tray
EP2453177B1 (en) 2007-01-22 2013-08-28 Graphic Packaging International, Inc. Even heating microwavable container
EP2110009A4 (en) * 2007-02-08 2012-05-09 Graphic Packaging Int Inc Microwave energy interactive insulating sheet and system
US9073689B2 (en) * 2007-02-15 2015-07-07 Graphic Packaging International, Inc. Microwave energy interactive insulating structure
US20080230537A1 (en) * 2007-03-23 2008-09-25 Lafferty Terrence P Susceptor with corrugated base
US8629380B2 (en) * 2007-03-23 2014-01-14 Graphic Packaging International, Inc. Susceptor with corrugated base
EP2139788A4 (en) * 2007-05-01 2011-05-04 Graphic Packaging Int Inc Package for heating a food product
EP2139787A4 (en) * 2007-05-01 2011-05-25 Graphic Packaging Int Inc Package for heating a food product
JP5250621B2 (en) 2007-05-15 2013-07-31 グラフィック パッケージング インターナショナル インコーポレイテッド Microwave structure with undulating heated surface
WO2008157750A2 (en) * 2007-06-21 2008-12-24 Graphic Packaging International, Inc. Package for containing and dispensing a food item
EP2208689B1 (en) 2007-08-13 2015-03-11 Graphic Packaging International, Inc. Microwavable construct for heating, browning and crisping a food item
EP2185442A2 (en) 2007-08-31 2010-05-19 Sara Lee Corporation Microwaveable package for food products
ES2511842T3 (en) * 2007-10-03 2014-10-23 Graphic Packaging International, Inc. Tubular microwave heating element
CA2786775C (en) 2007-12-28 2014-02-25 Graphic Packaging International, Inc. Injection-molded composite construct and tool for forming construct
WO2009088904A2 (en) * 2007-12-31 2009-07-16 Graphic Packaging International, Inc. Tool for forming construct
ES2523716T3 (en) * 2008-02-18 2014-12-01 Graphic Packaging International, Inc. Apparatus for preparing a food item in a microwave oven
US8901469B2 (en) * 2008-02-18 2014-12-02 Graphic Packaging International, Inc. Method and apparatus for cooking raw food items in a microwave oven
ES2745821T3 (en) 2008-03-14 2020-03-03 Graphic Packaging Int Llc Corrugated base susceptor
US8247750B2 (en) * 2008-03-27 2012-08-21 Graphic Packaging International, Inc. Construct for cooking raw dough product in a microwave oven
CA2719414C (en) * 2008-03-27 2013-09-03 Graphic Packaging International, Inc. Self-venting microwave heating package
US7975871B2 (en) 2008-04-04 2011-07-12 Graphic Packaging International, Inc. Container with injection-molded feature and tool for forming container
US20090263048A1 (en) * 2008-04-16 2009-10-22 Iannelli Ii Michael Louis Bag Structures And Methods Of Assembling The Same
EP2272303A2 (en) * 2008-05-09 2011-01-12 Graphic Packaging International, Inc. Microwave energy interactive tray and wrap
WO2009152120A2 (en) * 2008-06-09 2009-12-17 Graphic Packaging International, Inc. Microwave energy interactive structure with microapertures
GB2461520A (en) 2008-07-01 2010-01-06 Magsnack Bv Manufacturing crumb for the coating of food products
US20110129730A1 (en) * 2008-07-03 2011-06-02 Dic Corporation Secondary battery and carbon ink for conductive auxiliary layer of the same
ES2636490T3 (en) * 2008-07-11 2017-10-05 Graphic Packaging International, Inc. Microwave heating container
WO2010009073A2 (en) * 2008-07-14 2010-01-21 Graphic Packaging International, Inc. Cooking package
EP2493263B1 (en) * 2008-07-31 2014-06-25 Graphic Packaging International, Inc. Microwave heating construct
US8395100B2 (en) 2008-08-14 2013-03-12 Graphic Packaging International, Inc. Microwave heating construct with elevatable bottom
US20110024413A1 (en) * 2008-09-17 2011-02-03 Cole Lorin R Construct for Browning and Crisping a Food Item in a Microwave Oven
EP2365929A4 (en) * 2008-09-17 2014-03-19 Graphic Packaging Int Inc Construct for browning and crisping a food item in a microwave oven
JP5302410B2 (en) 2008-11-12 2013-10-02 グラフィック パッケージング インターナショナル インコーポレイテッド Susceptor structure
US8815317B2 (en) 2009-01-12 2014-08-26 Graphic Packaging International, Inc. Elevated microwave heating construct
US9284108B2 (en) 2009-02-23 2016-03-15 Graphic Packaging International, Inc. Plasma treated susceptor films
WO2010096740A2 (en) * 2009-02-23 2010-08-26 Graphic Packaging International, Inc. Low crystallinity susceptor films
US20110011854A1 (en) * 2009-02-23 2011-01-20 Middleton Scott W Low crystallinity susceptor films
WO2010096736A2 (en) * 2009-02-23 2010-08-26 Graphic Packaging International, Inc. Plasma treated susceptor films
ES2696990T3 (en) * 2009-04-20 2019-01-21 Graphic Packaging Int Llc Multilayer susceptor structure
CA2757009C (en) * 2009-04-28 2015-08-25 Graphic Packaging International, Inc. Vented susceptor structure
WO2010127214A2 (en) * 2009-05-01 2010-11-04 Graphic Packaging International, Inc. Construct with locating feature
CA2761154C (en) * 2009-06-17 2014-02-18 Graphic Packaging International, Inc. Tool for forming a three dimensional container or construct
EP2459624B1 (en) 2009-07-30 2015-09-02 Graphic Packaging International, Inc. Low crystallinity susceptor films
JP5814239B2 (en) * 2009-08-26 2015-11-17 グラフィック パッケージング インターナショナル インコーポレイテッド Container blanks and containers having a denesting configuration
ES2545741T3 (en) 2009-09-14 2015-09-15 Graphic Packaging International, Inc. Initial part and forming tool to form a container
US8727204B2 (en) * 2009-11-16 2014-05-20 Graphic Packaging International, Inc. Expandable carton
EP2507558B1 (en) * 2009-11-30 2017-05-31 Graphic Packaging International, Inc. Microwave heating construct with venting features
US8604401B2 (en) * 2009-12-09 2013-12-10 Graphic Packaging International, Inc. Deep dish microwave heating construct
JP5538565B2 (en) * 2009-12-30 2014-07-02 グラフィック パッケージング インターナショナル インコーポレイテッド Apparatus and method for positioning a structure and acting on the structure
GB201000647D0 (en) 2010-01-15 2010-03-03 Crisp Sensation Holding Sa Microwaveable batter
US8765202B2 (en) 2010-01-15 2014-07-01 Crisp Sensation Holding S.A. Coated stabilised microwave heated foods
WO2011091339A2 (en) * 2010-01-25 2011-07-28 Graphic Packaging International, Inc. Package for multiple food items
US8809754B2 (en) * 2010-03-11 2014-08-19 Graphic Packaging International, Inc. Microwave heating package for frozen food items
CA2786052C (en) * 2010-03-29 2015-11-24 Graphic Packaging International, Inc. Microwave heating apparatus with food supporting cradle
WO2012054561A2 (en) 2010-10-21 2012-04-26 Graphic Packaging International, Inc. Substantially round tray
US9326537B2 (en) 2011-01-27 2016-05-03 Crisp Sensation Holding S.A. Microwaveable coated food product, and method and apparatus for the manufacture thereof
US9326536B2 (en) 2011-01-27 2016-05-03 Crisp Sensation Holding S.A. Production of microwaveable coated food products
JP5806838B2 (en) * 2011-04-13 2015-11-10 旭化成ホームプロダクツ株式会社 Food packaging materials and cooking containers
EP2702828B1 (en) 2011-04-25 2015-11-18 Graphic Packaging International, Inc. Microwave energy interactive pouches
WO2012170600A2 (en) 2011-06-08 2012-12-13 Graphic Packaging International, Inc. Tray with curved bottom surface
EP2739464B1 (en) 2011-08-03 2017-11-29 Graphic Packaging International, Inc. Systems and methods for forming laminates with patterned microwave energy interactive material
US20130156925A1 (en) 2011-12-20 2013-06-20 Crisp Sensation Holding S.A. Crumb manufacture
CA2877579A1 (en) 2012-07-02 2014-01-09 Nestec S.A. High temperature microwave susceptor
CN104603015A (en) 2012-07-10 2015-05-06 印刷包装国际公司 Reinforced pouch
ES2647635T3 (en) 2012-10-17 2017-12-22 Graphic Packaging International, Inc. Container with incision lines
MX360437B (en) 2013-03-15 2018-10-31 Graphic Packaging Int Llc Container with heating features.
CA2910074C (en) 2013-05-24 2018-07-24 Graphic Packaging International, Inc. Package for combined steam and microwave heating of food
US9499296B2 (en) 2013-07-25 2016-11-22 Graphic Packaging International, Inc. Carton for a food product
US9957080B2 (en) 2013-09-25 2018-05-01 Graphic Packaging International, Llc Reinforced package
US9771176B2 (en) 2013-09-25 2017-09-26 Graphic Packaging International, Inc. Reinforced package
JP6426719B2 (en) 2013-09-25 2018-11-21 グラフィック パッケージング インターナショナル エルエルシー Reinforcement package
WO2015048000A1 (en) 2013-09-26 2015-04-02 Graphic Packaging International, Inc. Laminates, and systems and methods for laminating
WO2015084240A1 (en) * 2013-12-03 2015-06-11 Conflux Ab Heating arrangement, method for heating, and arrangement and method for controlling an electric current
US9656776B2 (en) 2013-12-16 2017-05-23 Graphic Packaging International, Inc. Construct with stiffening features
US9377255B2 (en) 2014-02-03 2016-06-28 Theodore Karagias Multi-caliber firearms, bolt mechanisms, bolt lugs, and methods of using the same
MX2017001400A (en) 2014-08-01 2017-05-03 Graphic Packaging Int Inc Microwave packaging.
CA2961072C (en) 2014-10-21 2019-09-03 Graphic Packaging International, Inc. Package for a product
US10336500B2 (en) 2014-11-07 2019-07-02 Graphic Packaging International, Llc Tray for holding a food product
US10232973B2 (en) 2014-11-07 2019-03-19 Graphic Packaging International, Llc Tray for holding a food product
MX384916B (en) 2014-12-22 2025-03-14 Graphic Packaging Int Llc SYSTEMS AND METHODS FOR FORMING LAMINATES.
US20160251117A1 (en) 2015-02-27 2016-09-01 Graphic Packaging International, Inc. Container with Coating
EP3288834B1 (en) 2015-04-29 2020-02-26 Graphic Packaging International, LLC Method and system forming packages
ES2961236T3 (en) 2015-04-29 2024-03-11 Graphic Packaging Int Llc Procedure and system to form containers
ES2954919T3 (en) 2015-07-14 2023-11-27 Graphic Packaging Int Llc Procedure and system to form containers
CA2993449C (en) 2015-08-21 2021-03-16 Graphic Packaging International, Llc Reinforced package
WO2017066531A1 (en) 2015-10-15 2017-04-20 Graphic Packaging International, Inc. Microwave packaging
US10687662B2 (en) 2015-12-30 2020-06-23 Graphic Packaging International, Llc Susceptor on a fiber reinforced film for extended functionality
US20170238757A1 (en) * 2016-02-23 2017-08-24 Zoomworks Llc Microwave cookware
US10604325B2 (en) 2016-06-03 2020-03-31 Graphic Packaging International, Llc Microwave packaging material
CA3027438C (en) 2016-07-22 2021-02-09 Graphic Packaging International, Llc Container with liner
WO2019032108A1 (en) * 2017-08-09 2019-02-14 Xinova, LLC Composite susceptor
EP3665002A4 (en) 2017-08-09 2021-05-05 Graphic Packaging International, LLC Method and system for forming packages
ES2988703T3 (en) 2017-09-06 2024-11-21 Graphic Packaging Int Llc Cardboard box with at least one support, one initial piece and associated procedure
USD842095S1 (en) 2017-10-10 2019-03-05 Graphic Packaging International, Llc Carton
MX2021000248A (en) 2018-07-09 2021-03-25 Graphic Packaging Int Llc Method and system for forming packages.
WO2020033223A1 (en) 2018-08-06 2020-02-13 Graphic Packaging International, Llc Container with at least one compartment
NZ759116A (en) 2018-08-07 2021-12-24 Graphic Packaging Int Llc Container with liner
US11067347B2 (en) 2018-11-30 2021-07-20 Theodore Karagias Firearm bolt assembly with a pivoting handle
US12215947B2 (en) 2018-11-30 2025-02-04 Theodore Karagias Firearm bolt assembly with a pivoting handle
MX2021008829A (en) 2019-01-28 2021-09-08 Graphic Packaging Int Llc Reinforced package.
US11440697B2 (en) 2019-02-28 2022-09-13 Graphic Packaging International, Llc Carton for a food product
USD899246S1 (en) 2019-04-24 2020-10-20 Graphic Packaging International, Llc Carton
USD1042113S1 (en) 2020-01-24 2024-09-17 Graphic Packaging International, Llc Reinforcing carton
USD999055S1 (en) 2020-10-29 2023-09-19 Graphic Packaging International, Llc Carton
MX2023005269A (en) 2020-11-06 2023-07-26 Graphic Packaging Int Llc TRAY FOR FOOD PRODUCTS.
AU2021409665B2 (en) 2020-12-22 2025-04-10 Graphic Packaging International, Llc End flap engagement assembly for erecting cartons and related systems and methods
USD1042122S1 (en) 2021-05-27 2024-09-17 Graphic Packaging International, Llc Tray
USD1042116S1 (en) 2021-05-27 2024-09-17 Graphic Packaging International, Llc Carton
USD1042120S1 (en) 2021-05-27 2024-09-17 Graphic Packaging International, Llc Tray
USD1042118S1 (en) 2021-05-27 2024-09-17 Graphic Packaging International, Llc Tray
USD1062459S1 (en) 2021-05-27 2025-02-18 Graphic Packaging International, Llc Tray
USD1042117S1 (en) 2021-05-27 2024-09-17 Graphic Packaging International, Llc Tray
USD1042119S1 (en) 2021-05-27 2024-09-17 Graphic Pachaging International, LLC Tray
USD1042121S1 (en) 2021-05-27 2024-09-17 Graphic Packaging International, Llc Tray
USD1044494S1 (en) 2021-05-27 2024-10-01 Graphic Packaging International, Llc Tray
MX2024001793A (en) 2021-08-11 2024-02-28 Graphic Packaging Int Llc Carton for food products.
MX2024006930A (en) 2021-12-10 2024-06-20 Graphic Packaging Int Llc Packaging material.
USD1004431S1 (en) 2022-02-08 2023-11-14 Graphic Packaging International, Llc Tray
USD1029629S1 (en) 2022-05-31 2024-06-04 Graphic Packaging International, Llc Carton

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2551074B2 (en) * 1988-01-13 1996-11-06 東洋紡績株式会社 Method for producing high-strength and high-modulus polyester fiber
US4866232A (en) * 1988-04-06 1989-09-12 Packaging Corporation Of America Food package for use in a microwave oven
US4864089A (en) * 1988-05-16 1989-09-05 Dennison Manufacturing Company Localized microwave radiation heating
JPH0264275A (en) * 1988-05-25 1990-03-05 Nippon Soken Inc Variable-displacement swash plate type compressor
DE3854788T2 (en) * 1988-10-24 1996-05-02 Golden Valley Microwave Foods Composite films that can be heated by microwaves
CA2045708A1 (en) * 1990-06-27 1991-12-28 Allan S. Wilen Microwaveable packaging compositions
US5132144A (en) * 1990-08-30 1992-07-21 Westvaco Corporation Microwave oven susceptor

Also Published As

Publication number Publication date
US5410135A (en) 1995-04-25
DE69405191D1 (en) 1997-10-02
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EP0650450A1 (en) 1995-05-03
JPH08500566A (en) 1996-01-23
ATE157502T1 (en) 1997-09-15
DK0650450T3 (en) 1998-04-06
CA2140518A1 (en) 1994-12-08
CA2140518C (en) 2003-12-30
WO1994027887A1 (en) 1994-12-08

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